POCO C++库导游

英文原文: http://pocoproject.org/docs/00100-GuidedTour.html#2

 

简介
POCO C++库是开源的用于简化和加速C++开发面向网络、可移植应用程序的C++库集，POCO库和C++标准库可以很好的集成并填补了C++标准库缺乏的功能空隙。POCO库的模块化、高效的设计及实现使得POCO特别适合嵌入式开发。在嵌入式开发领域，由于C++既适合底层（设备I/O、中断处理等）和高层面向对象开发，越来越流行。当然POCO也准备好了面对企业级挑战。

包含4个核心库及一些附加库. 这4个核心库是： Foundation, XML, Util 和 Net. 附加库中其中2个是NetSSL和Data，NetSSL为Net库中的网络类提供SSL支持, Data库提供访问不同SQL数据库的一致性接口。 POCO以网络中心的跨平台C++软件开发，就像苹果的Cocoa之余Mac开发, 或Ruby on Rails 之余Web开发—强大而不失简单有趣的用于创建应用的平台. POCO 严格使用标准ANSI/ISO C++创建, 包含标准库. 程序库的贡献者试图在使用C++高级特性、易于理解的类、干净的代码、连续及易于维护间得到平衡.

Foundation基本库
Foundation库是POCO的心脏.它包含底层平台的封装层,也包含经常使用的工具类和函数. 包含规定字节大小整数类型, 转换整数与字节顺序的函数, Poco::Any 类 (基于 boost::any), 错误处理及调试工具, 包含各种异常类和支持断言. 同时也包含一些内存管理类, 包括基于引用计数的智能指针,和用与buffer管理及内存池的类. 对于字符串的处理, POCO包含一些函数和其他的东西, 串trim操作, 大小写敏感的比较和大小写转换. 以类对Unicode的基本支持：转换文本的不同编码, 包括UTF-8 和 UTF-16. 支持格式化和解析数字, 包括sprintf 的类型安全变量. 还提供了基于著名的PCRE 库(http://www.pcre.org)的正则表达式。

POCO提供多种变量的日期和时间的处理类。在访问文件系统方面, POCO 拥有Poco::File 、 Poco::Path 类, 和 Poco::DirectoryIterator 类.在许多应用程序中，其中一部分需要通知其他部分自己这边发生的事情. POCO中的Poco::NotificationCenter、 Poco::NotificationQueue 和 events (类似 C
# events) 使这种工作变得容易. 下面的示例显示如何使用POCO的 events. 示例中, 类Source 的公共event命名为theEvent,该event有一个int型参数. 用户可调用操作符 +=订阅改事件和调用-=操作符取消订阅, 同时传递对象指针和成员函数指针.事件可通过调用()操作符发射, 见 Source::fireEvent().

#include "Poco/BasicEvent.h"
#include "Poco/Delegate.h"
#include <iostream>
using Poco::BasicEvent;
using Poco::Delegate;
class Source{
public:   
    BasicEvent<int> theEvent;
    void fireEvent(int n){
      theEvent(this, n);   

    }
};

class Target{
public:
    void onEvent(const void* pSender, int& arg){
      std::cout << "onEvent: " << arg << std::endl;
    }
};

int main(int argc, char** argv){
Source source;
Target target;
source.theEvent += Delegate<Target, int>(&target,&Target::onEvent);
source.fireEvent(42);
source.theEvent -= Delegate<Target, int>(&target,Target::onEvent);
return 0;
}

POCO 中的stream类已经提到过. stream作为Poco::BinaryReader 和 Poco::BinaryWriter 的参数用于写二进制数据到流中, 自动、透明地处理字节顺序问题.

在复杂的多线程应用中,查找问题和bug的仅有方式就是编写广泛的日志信息. POCO 提供强大可扩展的日志框架，该框架支持过滤、路由到不同的通道以及格式化日志信息. 日志消息可以写入console、文件、Windows 事件日志、Unix的syslog后台或网络中.如果POCO提供的通道不够使用，可以很方便的使用新类扩展日志框架.

对于在运行时装载(及卸载) 共享库, POCO提供底层的Poco::SharedLibrary 类. 基于它的Poco::
classLoader 类模板和支持框架, 允许在运行时动态装载和卸载C++类, 类似于JAVA和.NET. 类装载框架使得以平台无关的方式编写应用程序插件成为小菜一碟。

最后, POCO Foundation 包含在不同级别上的多线程封装. 从Poco::Thread 类和一般同步原子(Poco::Mutex, Poco::ScopedLock, Poco::Event, Poco::Semaphore, Poco::RWLock), Poco::ThreadPool 类及支持thread-local 存储, 到高级别的活动对象（active object）的封装. 简单点儿说, 活动对象（active object）是拥有运行于自有线程中的方法的类. 这使得异步成员函数调用成为可能— 调用成员函数, 在函数执行期间, 做一堆其他的事情, 然后获得函数的返回值. 下面的示例展示在POCO中是如何做的. ActiveAdder 类定义一个活动方法add(), 由addImpl()成员函数实现. 在main()中调用活动方法产生Poco::ActiveResult (also known as a future), 最后获得函数的返回值。

#include "Poco/ActiveMethod.h"
#include "Poco/ActiveResult.h"
#include <utility>
using Poco::ActiveMethod;
using Poco::ActiveResult;
class ActiveAdder{
public:
    ActiveObject(): activeAdd(this, &ActiveAdder::add){
    }
   
    ActiveMethod<int, std::pair<int, int>, ActiveAdder> add;
private:
    int addImpl(const std::pair<int, int>& args){
     return args.first + args.second;
    }
};

int main(int argc, char** argv){
    ActiveAdder adder;
    ActiveResult<int> sum = adder.add(std::make_pair(1, 2)); // do other things
    sum.wait();    std::cout << sum.data() << std::endl;     return 0;}The XML Library
POCO XML 库支持读取, 处理及写XML. 遵循POCO的一个指导原则— 不要试图重新发明已经存在的工作— POCO's XML 库支持工业标准SAX (版本2) 及DOM接口, 很多有XML经验的开发人员对此比较熟悉. SAX,XML的简单API (http://www.saxproject.org),定义了基于事件的XML读接口. 基于SAX的XML 解析器在读取XML文档时但它读到一个元素时会通知应用程序, 字符数据, 或其他人为定义的XML元素. SAX解析器不需要将整个XML文档装载到内存中, 因此它可用于高效测解析巨大的XML文件. 相反, DOM (文档对象模型, http://www.w3.org/DOM/) 让应用程序访问整个XML文档, 使用树形的对象层级. 要达到此目的,POCO提供的 DOM 解析器需要将整个文档装载到内存. 为减小DOM文档的内存占用量, POCO DOM 实现使用使用字符串spooling,经常使用的字符串如元素和属性名仅存储一次. XML 库基于Expat 开源XML 解析器库 (http://www.libexpat.org). 基于Expat 的是SAX 接口, 基于SAX接口的是DOM的实现. 对字符串, XML 库使用std::string, UTF-8编码. 这是的XML库与应用程序其他部分的接口变得简单. 在未来的版本中将提供对XPath 和 XSLT的支持。

Util 库
Util 库的名称可能会给人一些误导, 因为它包含了创建命令行和服务器应用的框架. 包括命令行参数处理支持(校验, 绑定到配置属性, etc.) 及管理配置信息. 支持不同的配置文件格式— Windows形式的 INI 文件, Java-类型的属性文件, XML文件及Windows注册表.

对服务器应用程序,框架提供对Windows服务和Unix后台的透明支持. 每个服务器应用可以注册以Windows服务运行, 不需要额外的代码.当然, 所有的服务器应用程序仍然可以按命令行方式运行, 这使得测试和调测容易.

Net 库
POCO's Net 库使得编写基于网络的应用容易. 不管是应用是简单的通过纯TCP socket发送数据还是需要完整的内建HTTP server的应用，都可以在Net库中找到有用的东西。

在最底层, Net库包含socket类, 支持TCP流和server sockets, UDP sockets, multicast sockets, ICMP 及 raw sockets. 如果需要安全sockets, NetSSL 库提供支持, 实现使用了 OpenSSL (http://www.openssl.org). 基于socket 类提供两个框架创建TCP服务器 — 一个是多线程服务器(每个连接一个线程, 从线程池获得), 一个是基于Acceptor-Reactor模式的服务器. 多线程 Poco::Net::TCPServer 类及其支持框架也是POCO's HTTP server 实现的基础. 在客户端, Net库提供类与HTTP servers通信, 要使用ftp协议发送和接收文件, 使用SMTP发送邮件消息 (包括附件) 和从POP3 server接收邮件

全部放在一起
下面的例子示例使用POCO库如何实现一个简单的HTTP服务器. 服务器返回显示当前日期和时间的HTML文档. 用于创建作为Windows服务或Unix后台进程的服务器应用程序的应用框架。当然, 同一的可执行程序也可直接在shell启动. 要使用HTTP server框架, TimeRequestHandler 类定义为服务器返回包含当前日期和时间的HTML文档作为请求的响应. 对每个请求, 使用日志框架对其记录. 与 TimeRequestHandler 类一起, 相关的工厂类, TimeRequestHandlerFactory; 工厂的实例传送给HTTP server 对象. HTTPTimeServer 应用类定义了命令行参数帮助，通过重载Poco::Util::ServerApplication的成员函数defineOptions()。在HTTP server启动前，它也读取缺省的应用程序配置文件(在initialize()) 和在main()中获取配置属性的值。

#include "Poco/Net/HTTPServer.h"
#include "Poco/Net/HTTPRequestHandler.h"
#include "Poco/Net/HTTPRequestHandlerFactory.h"
#include "Poco/Net/HTTPServerParams.h"
#include "Poco/Net/HTTPServerRequest.h"
#include "Poco/Net/HTTPServerResponse.h"
#include "Poco/Net/HTTPServerParams.h"
#include "Poco/Net/ServerSocket.h"
#include "Poco/Timestamp.h"
#include "Poco/DateTimeFormatter.h"
#include "Poco/DateTimeFormat.h"
#include "Poco/Exception.h"
#include "Poco/ThreadPool.h"
#include "Poco/Util/ServerApplication.h"
#include "Poco/Util/Option.h"
#include "Poco/Util/OptionSet.h"
#include "Poco/Util/HelpFormatter.h"
#include <iostream>
using Poco::Net::ServerSocket;
using Poco::Net::HTTPRequestHandler;
using Poco::Net::HTTPRequestHandlerFactory;
using Poco::Net::HTTPServer;
using Poco::Net::HTTPServerRequest;
using Poco::Net::HTTPServerResponse;
using Poco::Net::HTTPServerParams;
using Poco::Timestamp;
using Poco::DateTimeFormatter;
using Poco::DateTimeFormat;
using Poco::ThreadPool;
using Poco::Util::ServerApplication;
using Poco::Util::Application;
using Poco::Util::Option;
using Poco::Util::OptionSet;
using Poco::Util::OptionCallback
using Poco::Util::HelpFormatter;
class TimeRequestHandler: public HTTPRequestHandler{
public:TimeRequestHandler(const std::string& format): _format(format){}
void handleRequest(HTTPServerRequest& request,
HTTPServerResponse& response){
    Application& app = Application::instance();
    app.logger().information("Request from "+
      request.clientAddress().toString());
    Timestamp now;
std::string dt(DateTimeFormatter::format(now, _format));
    response.setChunkedTransferEncoding(true);
    response.setContentType("text/html");
    std::ostream& ostr = response.send();
    ostr << "<html><head><title>HTTPTimeServer powered by"
      "POCO C++ Libraries</title>";
      ostr << "<meta http-equiv=/"refresh/" content=/"1/"></head>";
      ostr << "<body><p style=/"text-align: center; "
       "font-size: 48px;/">";
      ostr << dt;
      ostr << "</p></body></html>";
    }
private:
    std::string _format;
};

class TimeRequestHandlerFactory: public HTTPRequestHandlerFactory{
public:
TimeRequestHandlerFactory(const std::string& format):
_format(format){
    }
   
HTTPRequestHandler* createRequestHandler(
    const HTTPServerRequest& request){
    if (request.getURI() == "/")
      return new TimeRequestHandler(_format);
    else
      return 0;
    }
private:
std::string _format;
};

class HTTPTimeServer: public Poco::Util::ServerApplication{
public:
    HTTPTimeServer(): _helpRequested(false){
    }
    ~HTTPTimeServer(){
    }
protected:
    void initialize(Application& self){
      loadConfiguration();
      ServerApplication::initialize(self);
    }
   
    void uninitialize(){
      ServerApplication::uninitialize();
    }
   
    void defineOptions(OptionSet& options){
      ServerApplication::defineOptions(options);
      options.addOption(
        Option("help", "h", "display argument help information")
        .required(false)
        .repeatable(false)
        .callback(OptionCallback<HTTPTimeServer>(
         this, &HTTPTimeServer::handleHelp)));
    }
   
    void handleHelp(const std::string& name,
        const std::string& value){
      HelpFormatter helpFormatter(options());
      helpFormatter.setCommand(commandName());
      helpFormatter.setUsage("OPTIONS");
      helpFormatter.setHeader("A web server that serves the current date and time.");
      helpFormatter.format(std::cout);
      stopOptionsProcessing();
      _helpRequested = true;
    }
   
    int main(const std::vector<std::string>& args){
      if (!_helpRequested){
        unsigned short port = (unsigned short)
        config().getInt("HTTPTimeServer.port", 9980);
        std::string format(config().getString("HTTPTimeServer.format",DateTimeFormat::SORTABLE_FORMAT));
        ServerSocket svs(port);
        HTTPServer srv(new TimeRequestHandlerFactory(format),
        svs, new HTTPServerParams);
        srv.start();
        waitForTerminationRequest();
        srv.stop();   
      }
    return Application::EXIT_OK;
}
private:
    bool _helpRequested;
};

int main(int argc, char** argv){
HTTPTimeServer app;
return app.run(argc, argv);
}