事件库之Libev(二)

##Libev源代码结构 对于毕业生，尤为是没有接触过一些已有工程代码的新人。拿到一份源码，怎么去熟悉它是首要解决的问题。我通常把会把源码进行分类：一类是产品类的，就好比Redis、Ngnix这一类自己是一个完整的能够运维的成熟产品；另外一类就是Libev这样的组件类的。对于组件类的项目，我通常就是分红这样几步：

1. 有文档看文档，没有文档问相关人员（包括Google），这个组件主要提供什么服务
2. 结合上述信息使用组件的AIP写个示例程序，跑起来
3. 大体浏览下源码，分析一下代码的组织结构
4. 根据使用的API，进到源码中看看主干是怎么样实现的，从而了解总体思路
5. 再搜刮源码，把一些辅助的功能看下，并在例子中尝试
6. 以后将整个理解用文字记录下来。提炼两大块内容：实现思想和技巧tips

这里我对Libev的学习就是依照这样的一个逻辑一步一步走的。

ev.c代码结构

在“使用Libev” 这篇文章中提到了一个Libev的官方文档，并根据该文档写了个简单的示例，包括了IO事件、定时器事件以及信号事件这3个最经常使用的事件类型。在本篇文章中将对Libev的代码结构进行分析。

首先下载Libev的源码包，下载回来后进行解压，Libev的源码都放在同一个目录中,除去autoconfig产生的文件，代码文件仍是比较直观的。主要的.c和.h文件从命名上也查很少能猜出来干吗呢。根据咱们的例子，主要抽出其中的"ev.c ev_epoll.c ev_select.c ev.h ev_wrap.c ev_vars.c"结合咱们的例子进行梳理。

"ev_epoll.c"和"ev_select.c"是对系统提供的IO复用机制“epoll”、"select"的支持，还有"poll"、"kqueue" Solaris的"port"的支持，分别是"ev_poll.c"、"ev_kqueue.c"、"ev_port.c"。具体的框架是相似的，所以只要分析一个其余的就都了解了。

"ev.h" 是对一些API和变量、常量的定义，"ev.c"是Libev的主要逻辑，其中在类型的定义的时候用了一个宏的包装来声明成员变量，在文件"ev_vars.c" 中。为了对成员变量使用的语句进行简化，就又写了一个"ev_wrap.c"。所以咱们能够这样去看待这些文件，主要逻辑都在"ev.c",其中部分常量、变量的定义能够在"ev.h"中，有个结构的成员变量部分的定义在"ev_vars.c"中，同时对该结构成员变量的引用经过"ev_wrap.c"文件作了个简写的宏定义；当须要系统提供底层的事件接口时，按分类分别在"ev_epoll.c"、"ev_select.c"等文件中。

接着打开"ev.c"文件，"ev.h"里面的各类定义，在须要的时候去查询便可，经过IDE或者Vim/Emacs结合cscope/ctag均可以很好的解决。经过浏览能够发现这些代码大概能够分红三部分：

所以能够直接跳到代码部分。分隔点有ecb结束的注释。这能够不用担忧略过的部分，等须要的时候回过去查阅便可。其中ecb的部分，只要知道其API做用便可，无需深究，若是将来须要的时候能够到这边来作一个参考。

对于逻辑结构能够能够把他分红几个部分：

这样对总体的布局有个大概的了解，就能够有选择性的逐个突破了。这里还能够结合官方的文档去了解下每一个函数做用。从而对Libev的总体提供的服务有个大概的了解。

主要数据结构

浏览的过程当中梳理下几个重要的数据结构

1.时间类型

typedef double ev_tstamp;

####2.坑爹的 EV_XX_ Libev用ev_tstamp表示时间单位，其实质就是一个double类型变量。

struct ev_loop;
# define EV_P  struct ev_loop *loop       /* a loop as sole parameter in a declaration */
# define EV_P_ EV_P,                     /* a loop as first of multiple parameters */
# define EV_A  loop                       /* a loop as sole argument to a function call */
# define EV_A_ EV_A,                     /* a loop as first of multiple arguments */
# define EV_DEFAULT_UC  ev_default_loop_uc_ ()        /* the default loop, if initialised, as sole arg */
# define EV_DEFAULT_UC_ EV_DEFAULT_UC,   /* the default loop as first of multiple arguments */
# define EV_DEFAULT  ev_default_loop (0)          /* the default loop as sole arg */
# define EV_DEFAULT_  EV_DEFAULT, /* the default loop as first of multiple arguments */

这里的定义仍是比较让人无解的。"EV_XXX_" 等同于 EV_XXX,,这样在后续的API使用中，会显的更简洁一些，好比针对第一个参数是 struct ev_loop *loop 的回调函数的书写，就能够写成 · void io_action(EV_P_ ev_io *io_w,int e)· 。这里不知道做者还有没有其余用以，这里我不是很推荐，可是要知道，后面再看代码的时候才更容易理解。

3.各类watcher

基类

首先看一个ev_watcher，这个咱们能够用OO思想去理解他，他就至关于一个基类，后续的ev_io什么的都是派生自该机构，这里利用了编译器的一个“潜规则”就是变量的定义顺序与声明顺序一致。这一点在libuv里面也用了，而后大神云风哥还对其吐槽了一番，能够参见云风的blog。这里我尽可能吧全部宏包裹的部分都拨出来，方便理解和看。看过Libev的代码，我想在惊叹其宏的高明之余必定也吐槽过。

typedef struct ev_watcher
{
    int active; 
    int pending;
    int priority;
    void *data;	
    void (*cb)(struct ev_loop *loop, struct ev_watcher *w, int revents);
} ev_watcher;

与基类配套的还有个装监控器的List。

typedef struct ev_watcher_list
{
    int active; 
    int pending;
    int priority;
    void *data;	
    void (*cb)(struct ev_loop *loop, struct ev_watcher_list *w, int revents);
    struct ev_watcher_list *next;
} ev_watcher_list;

IO监控器

typedef struct ev_io
{
    int active; 
    int pending;
    int priority;
    void *data;	
    void (*cb)(struct ev_loop *loop, struct ev_io *w, int revents);
    struct ev_watcher_list *next;

    int fd;     /* 这里的fd，events就是派生类的私有成员，分别表示监听的文件fd和触发的事件（可读仍是可写） */
    int events; 
} ev_io;

在这里，经过从宏中剥离出来后，能够看到将派生类的私有变量放在了共有部分的后面。这样，当使用C的指针强制转换后，一个指向 struct ev_io对象的基类 ev_watcher 的指针p就能够经过 p->active 访问到派生类中一样表示active的成员了。

定时器watcher

typedef struct ev_watcher_time
{
    int active; 
    int pending;
    int priority;
    void *data;	
    void (*cb)(struct ev_loop *loop, struct ev_watcher_time *w, int revents);
    
    ev_tstamp at;     /* 这个at就是派生类中新的自有成员 ，表示的是at时间触发 */
} ev_watcher_time;

这里定时器事件watcher和IO的不同的地方在于，对于定时器会用专门的最小堆去管理。而IO和信号等其余事件的监控器则是经过单链表挂起来的，所以他没有next成员。

信号watcher

typedef struct ev_signal
{
    int active; 
    int pending;
    int priority;
    void *data;	
    void (*cb)(struct ev_loop *loop, struct ev_signal *w, int revents);
    struct ev_watcher_list *next;

    int signum; /* 这个signum就是派生类中新的自有成员 ，表示的是接收到的信号，和定时器中的at相似 */
} ev_signal;

还有其余的事件watcher的数据结构也是和这个相似的，能够对着"ev.h"的代码找一下，这里再也不赘述了。最后看一个能够容纳全部监控器对象的类型：

union ev_any_watcher
{
  struct ev_watcher w;
  struct ev_watcher_list wl;    
  struct ev_io io;
  struct ev_timer timer;
  struct ev_periodic periodic;
  struct ev_signal signal;
  struct ev_child child;
  struct ev_stat stat;
  struct ev_idle idle;
  struct ev_prepare prepare;
  struct ev_check check;
  struct ev_fork fork;
  struct ev_cleanup cleanup;
  struct ev_embed embed;
  struct ev_async async;
};

4.最重要的 ev_loop

在上面就已经看到了 struct ev_loop 的前向声明了，那么他究竟是怎样的一个结构的？在“ev.c”里面能够看到这样的定义:

struct ev_loop
{
    ev_tstamp ev_rt_now;
    #define ev_rt_now ((loop)->ev_rt_now)   
    #define VAR(name,decl) decl;
      #include "ev_vars.h"					
    #undef VAR
};
#include "ev_wrap.h"

以前说过的 "ev_vars.h"和"ev_wrap.h"是为了定义一个数据结构及简化访问其成员的，就是说的这个 ev_loop 结构体。 这里用的宏为：

#define VAR(name,decl) decl;
#define VARx(type,name) VAR(name, type name)

展开就是

#define VARx(type,name) type name

而后再看"ev_vars.h" ,里面都是 类型-变量的 VARx的宏，这样再将其include 到结构体的定义中。这样就能够当作该结构定义为：

struct ev_loop
{
    ev_tstamp ev_rt_now;
    ev_tstamp now_floor;
    int rfeedmax;
    ... .........;
}

不知道做者的用意何在，目前尚未看到这样作的好处在哪里。

而后 #define ev_rt_now ((loop)->ev_rt_now) 能够和后面的 "ev_warp.h"一块儿看。实际上就是 #define xxx ((loop)->xxx) 这样在要用struct ev_loop 的一个实例对象loop的成员时，就能够直接写成xxx了，这里再联想到以前的 EV_P EV_P_ EV_A EV_A_ ,就会发现，在Libev的内部函数中，这样的配套就可使代码简洁很多。不过这样也增长了第一次阅读其的门槛。相信没有看过Libev不说其晦涩的。

5.重要的全局变量

default_loop_struct

在"ev.c"中有

static struct ev_loop default_loop_struct;

这个就是strct loop的一个实例对象，表示的是预制事件驱动器。若是在代码中使用的是预制事件驱动器，那么后续的操做就都围绕着这个数据结构展开了。

为了操做方便，还定义了指向该对象的一个全局指针：

struct ev_loop *ev_default_loop_ptr

代码的框架和主要的数据结构梳理出来了，还有ANFD、ANHEAP等数据结构在后面分析具体监控器是的时候在详细介绍。后面就要跟进程序的逻辑从而了解其设计思想，这样即可以深刻的了解一款组件型的开源软件了。