docs: address community issue feedback (#5 #338 #142 #246 #136 #303)

- const README: rewrite the space-saving claim per issue #5 follow-ups (constant-expression const vs #define immediates; which const qualify as constant expressions) - const README: fix the class-section diagnosis per issue #338 (overload resolution picks the const overload; the restriction only surfaces once that overload is removed) - sizeof README: virtual-inheritance result is compiler-dependent (GCC merges vbptr+vfptr -> 16, MSVC keeps them separate -> 32) #246 - static README: new section on internal linkage / access restriction with anonymous-namespace comparison #142 - 10-day practice: full problem list table + fixed day links #136 - new design_pattern/singleton/singleton_default.hpp: reusable thread-safe CRTP singleton template, compile+concurrency tested #303
2026-11-02 13:24:32 +08:00 · 2026-10-13 19:23:54 +08:00
parent cfc9af1fcb
commit dfe1c933b3
159 changed files with 20461 additions and 182 deletions
--- a/site_extras/cpp-concurrency-libev-event-loop.md
+++ b/site_extras/cpp-concurrency-libev-event-loop.md
@@ -0,0 +1,265 @@
+> 来自 [C++那些事网站](https://light-city.github.io/stories_things/cpp-concurrency/libev-event-loop/) 的文章，由站点同步脚本导出。
+
+# libev 事件循环原理
+
+大纲
+
+[TOC]
+
+`libev` 是一个跨平台的高效事件通知库，主要用于多路复用事件机制（例如 `select`、`poll`、`epoll` 等）的实现。它的设计目标是提供简单、快速的事件循环机制，特别适合需要高并发和低延迟的场景，如高性能 Web 服务器、网络代理和其他 IO 密集型应用。它的代码量非常少，并且使用在一些生产环境中，非常推荐阅读，本节来讲讲其中的实现原理与使用。
+
+## 1.基本框架
+
+libev 的核心是事件循环（event loop），它是应用程序与操作系统之间的接口，用于监听和分发不同类型的事件。libev 的架构非常简洁，主要包含以下几个部分：
+
+### 1.1 事件句柄（ev_watcher）
+
+libev 通过事件句柄（watcher）来管理和监听各种事件。每种事件类型（如 IO 事件、定时器事件等）都有一个对应的 watcher 类型。常见的事件句柄包括：
+
+- **ev_io**：用于监听文件描述符的可读/可写事件。
+- **ev_timer**：用于定时器事件，支持一次性定时器和重复定时器。
+- **ev_signal**：用于捕捉信号事件（如 `SIGINT`、`SIGTERM` 等）。
+
+像上面都可以称之为ev_watcher的子类：
+
+```cpp
+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;
+```
+
+实际使用时，会涉及到两个关键函数，例如：注册一个可读的标准输入事件
+
+```cpp
+ev_io stdin_watcher;
+ev_io_init(&stdin_watcher, stdin_cb, /*STDIN_FILENO*/ 0, EV_READ);
+ev_io_start(loop, &stdin_watcher);
+```
+
+ev_io_init是一个宏，最后展开就是下面代码，主要是对watcher进行初始化，例如：设置callback、fd、events等。
+
+```cpp
+  do
+  {
+    do
+    {
+      ((ev_watcher *)(void *)((&stdin_watcher)))->active = ((ev_watcher *)(void *)((&stdin_watcher)))->pending = 0;
+      ((ev_watcher *)(void *)(((&stdin_watcher))))->priority = (0);
+      ((((&stdin_watcher)))->cb = ((stdin_cb)), memmove(&((ev_watcher *)(((&stdin_watcher))))->cb, &(((&stdin_watcher)))->cb, sizeof((((&stdin_watcher)))->cb)));
+    } while (0);
+    do
+    {
+      ((&stdin_watcher))->fd = ((0));
+      ((&stdin_watcher))->events = ((EV_READ)) | EV__IOFDSET;
+    } while (0);
+  } while (0);
+```
+
+ev_io_start主要是修改anfs与fdchanges数组。
+
+- 对于已经active的watcher直接返回
+- 如果还不活跃，则设置active与priority
+- 使用头插法插入到anfds对应fd的链表中，并将当前watcher设置为head
+
+```cpp
+wlist_add(&((loop)->anfds)[fd].head, (WL)w);
+
+static __inline__ void
+wlist_add(WL *head, WL elem)
+{
+  elem->next = *head;
+  *head = elem;
+}
+```
+
+- 将fd插入到fdchanges数组末尾
+
+```cpp
++((loop)->fdchangecnt);
+((loop)->fdchanges)[((loop)->fdchangecnt) - 1] = fd;
+```
+
+- 设置标记
+
+```cpp
+w->events &= ~EV__IOFDSET;
+```
+
+### 1.2 IO多路复用
+
+在libev中支持epoll、poll、select等，其中在loop中有2个回调函数：
+
+```cpp
+void (*backend_modify)(struct ev_loop *loop, int fd, int oev, int nev);
+void (*backend_poll)(struct ev_loop *loop, ev_tstamp timeout);
+```
+
+我们以epool为例，backend_modify就是epoll_modify，backend_poll就是epoll_poll。
+
+epoll_modify就是大家通常使用的epoll_ctl，当事件发生变化使用EPOLL_CTL_MOD，否则使用EPOLL_CTL_ADD。
+
+```cpp
+epoll_ctl (backend_fd, oev && oldmask != nev ? EPOLL_CTL_MOD : EPOLL_CTL_ADD, fd, &ev)
+```
+
+epoll_poll执行逻辑如下：
+
+- epoll_wait获取就绪事件列表(loop->epoll_events)
+- 对于就绪事件，执行fd_event放入loop的pendings对应优先级的数组中。
+
+```cpp
+static __inline__ void
+fd_event(struct ev_loop *loop, int fd, int revents)
+{
+  ANFD *anfd = ((loop)->anfds) + fd;
+  if (__builtin_expect((!!(!anfd->reify)), (1)))
+    fd_event_nocheck(loop, fd, revents);
+}
+
+static __inline__ void
+fd_event_nocheck(struct ev_loop *loop, int fd, int revents)
+{
+  ANFD *anfd = ((loop)->anfds) + fd;
+  ev_io *w;
+  for (w = (ev_io *)anfd->head; w; w = (ev_io *)((WL)w)->next)
+  {
+    int ev = w->events & revents;
+    if (ev)
+      ev_feed_event(loop, (W)w, ev);
+  }
+}
+
+// 省略部分代码
+void __attribute__((__noinline__))
+ev_feed_event(struct ev_loop *loop, void *w, int revents)
+{
+   w_->pending = ++((loop)->pendingcnt)[pri];
+  ((loop)->pendings)[pri][w_->pending - 1].w = w_;
+  ((loop)->pendings)[pri][w_->pending - 1].events = revents;
+}
+```
+
+### 1.3 Timer
+
+Timer内部实现采用了二叉堆与四叉堆，这里之所用四叉堆，是因为四叉堆的缓存效率更高，其实现如下：
+
+```cpp
+#define DHEAP 4
+#define HEAP0 (DHEAP - 1) /* index of first element in heap */
+#define HPARENT(k) ((((k) - HEAP0 - 1) / DHEAP) + HEAP0)
+#define UPHEAP_DONE(p,k) ((p) == (k))
+```
+
+注意上面使用了HEAP0作为第一个元素，即offset，堆内部的实现便是upheap、downheap，比较简单就不赘述。其结构为：
+
+```cpp
+typedef ev_watcher_time *WT;
+
+typedef struct
+{
+  ev_tstamp at;
+  WT w;
+} ANHE;
+```
+
+heap的排序是按照at来比较，at为定时器到期时间，堆排序则按照at的值由小到大排序。
+
+### 1.4 事件循环（ev_loop）
+
+通常使用如下：
+
+```cpp
+struct ev_loop *loop = EV_DEFAULT;
+ev_run(loop, 0);
+```
+
+EV_DEFAULT会调用ev_default_loop函数，初始化一个ev_loop结构，里面主要是通过loop_init初始化loop结构，比如：选择epoll还是poll、select。
+
+最核心的点：epoll_init发生在上面loop创建时。
+
+ev_run比较复杂，主要做几件事：
+
+- fd_reify
+
+遍历前面提到的fdchanges数组，根据fd从anfds中取出链表，遍历所有事件链表，得到所有事件，判断当前最新的事件与之前老的事件(events)是否一致，不一致调用epoll_modify(或者第一次添加事件)。
+
+```cpp
+typedef struct
+{
+  WL head;		// 事件链表
+  unsigned char events;	// 前面事件
+	// other
+} ANFD;
+```
+
+- backend_poll
+
+见前面backend_poll的实现，会获取就绪事件并把事件放入pendings数组里面，即放到对应的优先级队列的最后。
+
+- timer_reify，事件未过期不做处理，过期了执行下面逻辑：
+
+  - 没有设置repeat的timer
+    - 调用ev_timer_stop清除
+
+  - 设置repeat的timer
+
+    例如：`ev_timer_init(&timer_watcher, timer_cb, 2.0, 3.0);``
+
+    ``ev_timer` 的 `at` 设置为当前时间加上 2 秒（即定时器将在 2 秒后触发），并且 `repeat` 设置为 3 秒，那么定时器将首先在 2 秒后触发，然后每隔 3 秒触发一次。
+
+    ```cpp
+    if (w->repeat)
+    {
+      // 更新下次触发时间
+      ((WT)(w))->at += w->repeat;
+      // 过期了
+      if (((WT)(w))->at < ((loop)->mn_now))
+        ((WT)(w))->at = ((loop)->mn_now);	// 设置当前时间
+      // 设置堆顶元素为前面w->at
+      (((loop)->timers)[HEAP0]).at = (((loop)->timers)[HEAP0]).w->at;
+      // 调整堆
+      downheap(((loop)->timers), ((loop)->timercnt), HEAP0);
+    }
+    ```
+
+- Invoke_cb
+
+Invoke_cb默认是ev_invoke_pending，从对应优先队列中取出事件，调用callback函数进行事件处理。
+
+```cpp
+ANPENDING *p = ((loop)->pendings)[((loop)->pendingpri)] + --((loop)->pendingcnt)[((loop)->pendingpri)];
+(p->w)->cb(loop, (p->w), (p->events));
+```
+
+## 2.如何使用？
+
+```cpp
+git clone git@github.com:enki/libev.git
+./configure
+make && make install
+```
+
+项目编译：
+
+```
+gcc main.c -lev
+```
+
+## 3.课后作业
+
+最后，留一个课后题目，你是否可以使用libev写一个这样的例子？
+
+当我们输入数据的时候，stdio事件返回ready，如果输入超时，则返回timeout，演示效果：
+
+```cpp
+[light@i-7dwsk0ty libev]$ ./a.out 
+timeout
+[light@i-7dwsk0ty libev]$ ./a.out 
+21
+stdin ready
+```