Windows 完成端口编程

完成端口是一个内核对象，使用时他总是要和至少一个有效的设备句柄进行关联，完成端口是一个复杂的内核对象，创建它的函数是：

HANDLE CreateIoCompletionPort( IN HANDLE FileHandle, IN HANDLE ExistingCompletionPort, IN ULONG_PTR CompletionKey, IN DWORD NumberOfConcurrentThreads );

通常创建工作分两步：

第一步，创建一个新的完成端口内核对象，可以使用下面的函数：

HANDLE CreateNewCompletionPort(DWORD dwNumberOfThreads) { return CreateIoCompletionPort(INVALID_HANDLE_VALUE,NULL,NULL,dwNumberOfThreads); };

第二步，将刚创建的完成端口和一个有效的设备句柄关联起来，可以使用下面的函数：

bool AssicoateDeviceWithCompletionPort(HANDLE hCompPort,HANDLE hDevice,DWORD dwCompKey) { HANDLE h=CreateIoCompletionPort(hDevice,hCompPort,dwCompKey,0); return h==hCompPort; };

说明

CreateIoCompletionPort

函数也可以一次性的既创建完成端口对象，又关联到一个有效的设备句柄

CompletionKey

是一个可以自己定义的参数，我们可以把一个结构的地址赋给它，然后在合适的时候取出来使用，最好要保证结构里面的内存不是分配在栈上，除非你有十分的把握内存会保留到你要使用的那一刻。

NumberOfConcurrentThreads

通常用来指定要允许同时运行的的线程的最大个数。通常我们指定为0，这样系统会根据CPU的个数来自动确定。

创建和关联的动作完成后，系统会将完成端口关联的设备句柄、完成键作为一条纪录加入到这个完成端口的设备列表中。如果你有多个完成端口，就会有多个对应的设备列表。如果设备句柄被关闭，则表中自动删除该纪录。

完成端口可以帮助我们管理线程池，但是线程池中的线程需要我们使用_{beginthreadex来创建，凭什么通知完成端口管理我们的新线程呢？答案在函数}   GetQueuedCompletionStatus   。 该函数原型：

BOOL GetQueuedCompletionStatus( IN HANDLE CompletionPort, OUT LPDWORD lpNumberOfBytesTransferred, OUT PULONG_PTR lpCompletionKey, OUT LPOVERLAPPED *lpOverlapped, IN DWORD dwMilliseconds );

这个函数试图从指定的完成端口的I/0完成队列中抽取纪录。只有当重叠I/O动作完成的时候，完成队列中才有纪录。凡是调用这个函数的线程将被放入到完成端口的等待线程队列中，因此完成端口就可以在自己的线程池中帮助我们维护这个线程。

完成端口的I/0完成队列中存放了当重叠I/0完成的结果— 一条纪录，该纪录拥有四个字段，前三项就对应  GetQueuedCompletionStatus   函数的2、3、4参数，最后一个字段是错误信息  dwError   。我们也可以通过调用  PostQueudCompletionStatus   模拟完成了一个重叠I/0操作。

当I/0完成队列中出现了纪录，完成端口将会检查等待线程队列，该队列中的线程都是通过调用GetQueuedCompletionStatus   函数使自己加入队列的。等待线程队列很简单，只是保存了这些线程的ID。完成端口会按照后进先出的原则将一个线程队列的ID放入到释放线程列表中，同时该线程将从等待  GetQueuedCompletionStatus   函数返回的睡眠状态中变为可调度状态等待CPU的调度。

基本上情况就是如此，所以我们的线程要想成为完成端口管理的线程，就必须要调用GetQueuedCompletionStatus   函数。出于性能的优化，实际上完成端口还维护了一个暂停线程列表，具体细节可以参考《Windows高级编程指南》，我们现在知道的知识，已经足够了。

线程间传递数据最常用的办法是在  _beginthreadex   函数中将参数传递给线程函数，或者使用全局变量。但是完成端口还有自己的传递数据的方法，答案就在于  CompletionKey   和  OVERLAPPED 参数。

CompletionKey   被保存在完成端口的设备表中，是和设备句柄一一对应的，我们可以将与设备句柄相关的数据保存到  CompletionKey   中，或者将  CompletionKey   表示为结构指针，这样就可以传递更加丰富的内容。这些内容只能在一开始关联完成端口和设备句柄的时候做，因此不能在以后动态改变。

OVERLAPPED   参数是在每次调用  ReadFile   这样的支持重叠I/0的函数时传递给完成端口的。我们可以看到，如果我们不是对文件设备做操作，该结构的成员变量就对我们几乎毫无作用。我们需要附加信息，可以创建自己的结构，然后将  OVERLAPPED   结构变量作为我们结构变量的第一个成员，然后传递第一个成员变量的地址给  ReadFile   函数。因为类型匹配，当然可以通过编译。当GetQueuedCompletionStatus   函数返回时，我们可以获取到第一个成员变量的地址，然后一个简单的强制转换，我们就可以把它当作完整的自定义结构的指针使用，这样就可以传递很多附加的数据了。太好了！只有一点要注意，如果跨线程传递，请注意将数据分配到堆上，并且接收端应该将数据用完后释放。我们通常需要将ReadFile这样的异步函数的所需要的缓冲区放到我们自定义的结构中，这样当*GetQueuedCompletionStatus* 被返回时，我们的自定义结构的缓冲区变量中就存放了I/0操作的数据。

CompletionKey   和  OVERLAPPED   参数，都可以通过  GetQueuedCompletionStatus   函数获得。

很多线程为了不止一次的执行异步数据处理，需要使用如下语句

while (true) { .... GetQueuedCompletionStatus(...); }

那么如何退出呢，答案就在于上面曾提到的  PostQueudCompletionStatus   函数，我们可以用它发送一个自定义的包含了  OVERLAPPED   成员变量的结构地址，里面包含一个状态变量，当状态变量为退出标志时，线程就执行清除动作然后退出。