解析muduo源码之 EPollPoller.h & EPollPoller.cc

txinyu的博客2026-02-05 9:43

目录

[一、 EPollPoller.h](#一、 EPollPoller.h)

[1. EPollPoller 的整体定位与核心设计目标](#1. EPollPoller 的整体定位与核心设计目标)

[2. 核心成员变量解析](#2. 核心成员变量解析)

[1. 静态常量：事件列表初始大小（性能优化）](#1. 静态常量：事件列表初始大小（性能优化）)

[2. epoll 核心资源](#2. epoll 核心资源)

[3. 核心接口逐模块拆解](#3. 核心接口逐模块拆解)

[1. 构造 / 析构：epoll 资源的创建与释放](#1. 构造 / 析构：epoll 资源的创建与释放)

[2. 重写 Poller 纯虚接口（核心）](#2. 重写 Poller 纯虚接口（核心）)

[3. 私有辅助方法：分工明确的工具函数](#3. 私有辅助方法：分工明确的工具函数)

[1. fillActiveChannels：事件→Channel 映射（核心分发）](#1. fillActiveChannels：事件→Channel 映射（核心分发）)

[2. update：统一处理 epoll_ctl 操作（简化逻辑）](#2. update：统一处理 epoll_ctl 操作（简化逻辑）)

[3. operationToString：调试辅助（可读字符串）](#3. operationToString：调试辅助（可读字符串）)

[4. 核心设计亮点总结](#4. 核心设计亮点总结)

[二、 EPollPoller.cc](#二、 EPollPoller.cc)

[1. 代码整体核心逻辑回顾](#1. 代码整体核心逻辑回顾)

[2. 逐模块拆解核心实现](#2. 逐模块拆解核心实现)

[1. 前置编译期断言 + 状态常量（核心约束）](#1. 前置编译期断言 + 状态常量（核心约束）)

[2. 构造 / 析构：epoll 资源的 RAII 管理](#2. 构造 / 析构：epoll 资源的 RAII 管理)

[3. poll 方法：等待 IO 事件（核心）](#3. poll 方法：等待 IO 事件（核心）)

[4. fillActiveChannels：事件→Channel 分发（核心）](#4. fillActiveChannels：事件→Channel 分发（核心）)

[5. updateChannel：状态驱动的 epoll_ctl 操作（核心）](#5. updateChannel：状态驱动的 epoll_ctl 操作（核心）)

[6. removeChannel：安全移除 Channel（核心）](#6. removeChannel：安全移除 Channel（核心）)

[7. update：封装 epoll_ctl 调用（核心工具）](#7. update：封装 epoll_ctl 调用（核心工具）)

[8. operationToString：调试辅助（可读字符串）](#8. operationToString：调试辅助（可读字符串）)

[3. 核心设计亮点总结](#3. 核心设计亮点总结)

总结

一、 EPollPoller.h

先贴出完整代码，再逐部分解释：

cpp 复制代码 
// Copyright 2010, Shuo Chen.  All rights reserved.
// http://code.google.com/p/muduo/
//
// 本源代码的使用受 BSD 风格许可证约束
// 该许可证可在 License 文件中查阅。

// 作者：陈硕 (chenshuo at chenshuo dot com)
//
// 这是一个内部头文件，你不应该直接包含它。

#ifndef MUDUO_NET_POLLER_EPOLLPOLLER_H
#define MUDUO_NET_POLLER_EPOLLPOLLER_H

#include "muduo/net/Poller.h"  // 继承 Poller 抽象基类

#include <vector>

struct epoll_event; // 前向声明：epoll 事件结构体（定义在 <sys/epoll.h>）

namespace muduo
{
namespace net
{

///
/// 基于 epoll(4) 系统调用实现的 IO 多路复用器
///
/// 核心特性：1. 继承 Poller 抽象基类，实现 epoll 版本的 IO 多路复用；
/// 2. 管理 epoll fd（epollfd_）和 epoll_event 事件数组（events_）；
/// 3. 重写基类纯虚接口，封装 epoll_create/epoll_ctl/epoll_wait 系统调用；
/// 4. 所有接口遵守 Poller 基类的线程约束（仅在 EventLoop 线程调用）
class EPollPoller : public Poller
{
 public:
  /// 构造函数：创建 epoll fd，初始化事件数组
  /// @param loop 所属的 EventLoop（传递给 Poller 基类）
  EPollPoller(EventLoop* loop);
  
  /// 析构函数：关闭 epoll fd，释放资源（override 确保重写基类虚析构）
  ~EPollPoller() override;

  /// 轮询 IO 事件（重写 Poller 纯虚接口）
  /// 底层调用 epoll_wait，获取触发的事件并填充到 activeChannels
  /// @param timeoutMs 超时时间（毫秒，-1=无限等待，0=非阻塞）
  /// @param activeChannels 输出参数，存储触发事件的活跃 Channel 列表
  /// @return 实际轮询返回的时间戳
  Timestamp poll(int timeoutMs, ChannelList* activeChannels) override;

  /// 更新 Channel 关注的事件（重写 Poller 纯虚接口）
  /// 底层调用 epoll_ctl（EPOLL_CTL_ADD/EPOLL_CTL_MOD）
  /// @param channel 要更新的 Channel 对象
  void updateChannel(Channel* channel) override;

  /// 移除 Channel（重写 Poller 纯虚接口）
  /// 底层调用 epoll_ctl（EPOLL_CTL_DEL），并从 channels_ 中删除映射
  /// @param channel 要移除的 Channel 对象
  void removeChannel(Channel* channel) override;

 private:
  /// epoll_event 数组的初始大小（避免频繁扩容，默认16个）
  /// 若触发事件数超过该大小，会自动扩容（reserve）
  static const int kInitEventListSize = 16;

  /// 辅助函数：将 epoll_ctl 的操作类型（ADD/MOD/DEL）转为字符串（便于日志/调试）
  /// @param op epoll_ctl 的操作码（EPOLL_CTL_ADD/EPOLL_CTL_MOD/EPOLL_CTL_DEL）
  /// @return 对应的字符串（如 "ADD"/"MOD"/"DEL"）
  static const char* operationToString(int op);

  /// 填充活跃 Channel 列表（核心辅助函数）
  /// 将 epoll_wait 返回的触发事件，映射到对应的 Channel，并设置 Channel 的 revents_
  /// @param numEvents epoll_wait 返回的触发事件数量
  /// @param activeChannels 输出参数，存储填充后的活跃 Channel 列表
  void fillActiveChannels(int numEvents,
                          ChannelList* activeChannels) const;

  /// 封装 epoll_ctl 调用（核心辅助函数）
  /// 统一处理 ADD/MOD/DEL 操作，避免重复代码
  /// @param operation epoll_ctl 操作码（EPOLL_CTL_ADD/EPOLL_CTL_MOD/EPOLL_CTL_DEL）
  /// @param channel 要操作的 Channel 对象
  void update(int operation, Channel* channel);

  /// epoll_event 数组类型：存储 epoll_wait 返回的触发事件
  typedef std::vector<struct epoll_event> EventList;

  int epollfd_;          // epoll 实例的文件描述符（由 epoll_create 创建）
  EventList events_;     // epoll_wait 输出的事件数组（存储触发的 epoll_event）
};

}  // namespace net
}  // namespace muduo
#endif  // MUDUO_NET_POLLER_EPOLLPOLLER_H

1. EPollPoller 的整体定位与核心设计目标

EPollPoller 是 Poller 抽象基类在 Linux 系统下的具体实现（Muduo 默认 Poller），核心设计目标：

  • 封装 epoll 系统调用 ：将 epoll_create/epoll_ctl/epoll_wait 封装为面向对象的接口，适配 Poller 定义的统一契约；
  • 高性能设计：通过预分配事件列表（events_）避免频繁内存扩容，初始大小 16 兼顾内存占用与扩容频率；
  • 事件映射：将 epoll 事件（EPOLLIN/EPOLLOUT 等）与 Channel 的关注事件（kReadEvent/kWriteEvent）对应，完成事件分发；
  • 资源安全管理：析构时关闭 epollfd_，避免系统资源泄漏。

在 Muduo 架构中，EPollPoller 是 EventLoop 与 Linux epoll 之间的 "桥梁"，核心映射关系：

cpp 复制代码 
Poller 纯虚接口 → EPollPoller 实现 → 底层 epoll 系统调用
poll() → epoll_wait()
updateChannel() → epoll_ctl(ADD/MOD)
removeChannel() → epoll_ctl(DEL)

2. 核心成员变量解析

1. 静态常量：事件列表初始大小（性能优化）
cpp 复制代码 
private:
  static const int kInitEventListSize = 16; // epoll_wait 事件列表初始大小

核心设计点：

  • 初始大小 16：是 "内存占用" 与 "扩容频率" 的平衡值 ------ 太小会导致频繁扩容（epoll_wait 返回事件数超过列表大小时，需要 resize），太大则浪费内存；
  • 静态常量：所有 EPollPoller 实例共享该值，避免每个实例重复定义。
2. epoll 核心资源
cpp 复制代码 
private:
  typedef std::vector<struct epoll_event> EventList;
  int epollfd_;          // epoll 实例的 fd（由 epoll_create1 创建）
  EventList events_;     // epoll_wait 输出的事件列表（复用减少内存分配）

关键细节：

  • epollfd_：是 epoll 实例的唯一标识，所有 epoll_ctl/epoll_wait 操作都依赖这个 fd；
  • events_：复用的事件列表 ------ 每次调用 epoll_wait 时，将事件写入这个预分配的 vector，避免每次调用都创建新数组，减少内存分配开销；
  • EventList 类型别名：简化 std::vector<struct epoll_event> 的书写，提升代码可读性。

3. 核心接口逐模块拆解

1. 构造 / 析构：epoll 资源的创建与释放
cpp 复制代码 
EPollPoller(EventLoop* loop);       // 构造：创建 epollfd_，初始化 events_
~EPollPoller() override;            // 析构：关闭 epollfd_，override 确保重写基类析构

核心逻辑：

  • 构造函数：调用 epoll_create1(EPOLL_CLOEXEC) 创建 epollfd（带 CLOEXEC 标记，exec 时关闭），并初始化 events_ 大小为 kInitEventListSize；
  • 析构函数：调用 ::close(epollfd_) 关闭 epoll 实例，释放系统资源；
  • override 关键字（C++11）：显式标记重写基类虚函数，避免因函数签名错误导致 "重写失败"（如返回值 / 参数不一致）。
2. 重写 Poller 纯虚接口（核心）

这是 EPollPoller 实现 Poller 契约的核心，也是 epoll 功能的直接落地：

cpp 复制代码 
/// 等待 epoll 事件，超时时间 timeoutMs（毫秒），填充活跃 Channel 列表
/// 返回值：epoll_wait 唤醒的时间戳（用于 EventLoop 计时）
Timestamp poll(int timeoutMs, ChannelList* activeChannels) override;

/// 更新 Channel 的关注事件（新增/修改）
/// 对应 epoll_ctl(ADD/MOD)，如 Channel 启用读事件则调用 MOD 操作
void updateChannel(Channel* channel) override;

/// 移除 Channel（停止监听 fd 事件）
/// 对应 epoll_ctl(DEL)，并从 channels_ 中删除 fd 映射
void removeChannel(Channel* channel) override;

核心映射关系：

EPollPoller 方法 底层 epoll 系统调用 核心作用
poll() epoll_wait() 阻塞等待 IO 事件，返回触发的事件
updateChannel() epoll_ctl(ADD/MOD) 新增 / 修改 fd 的关注事件
removeChannel() epoll_ctl(DEL) 移除 fd 的所有关注事件
3. 私有辅助方法：分工明确的工具函数
1. fillActiveChannels：事件→Channel 映射（核心分发）
cpp 复制代码 
void fillActiveChannels(int numEvents, ChannelList* activeChannels) const;

核心作用：

  • 输入：epoll_wait 返回的触发事件数 numEvents；
  • 逻辑：遍历 events_ 中前 numEvents 个事件，根据事件的 fd 从 channels_ 找到对应的 Channel，设置 Channel 的 revents_（已发生事件），并将 Channel 加入 activeChannels；
  • 价值：将 epoll 底层事件转换为上层 Channel 可识别的格式，完成 "事件→Channel" 的分发。
2. update：统一处理 epoll_ctl 操作（简化逻辑）
cpp 复制代码 
void update(int operation, Channel* channel);

核心作用：

  • 输入：epoll_ctl 的操作码（EPOLL_CTL_ADD/EPOLL_CTL_MOD/EPOLL_CTL_DEL）、待操作的 Channel；
  • 逻辑：构建 epoll_event 结构体（设置关注的事件、绑定 Channel 指针），调用 epoll_ctl(epollfd_, operation, channel->fd(), &event)；
  • 价值：将 epoll_ctl 的调用逻辑封装为统一方法，避免 updateChannel/removeChannel 中重复代码。
3. operationToString：调试辅助（可读字符串）
cpp 复制代码 
static const char* operationToString(int op);

核心作用：

  • 将 epoll_ctl 的操作码（ADD/MOD/DEL）转换为可读字符串（如 "ADD"/"MOD"/"DEL"）；
  • 应用场景：日志输出（如 LOG_TRACE << "epoll_ctl op = " << operationToString(op)），快速定位 epoll_ctl 操作类型，方便调试。

4. 核心设计亮点总结

设计点 解决的问题 价值
预分配事件列表（kInitEventListSize=16） epoll_wait 每次都创建新数组，导致频繁内存分配 复用 events_ 减少内存开销，初始大小平衡内存与扩容频率
override 关键字 重写基类虚函数时签名错误，导致 "隐式重载" 而非 "重写" 编译期检查重写正确性，避免运行时错误
统一 update 方法 epoll_ctl 调用逻辑分散在多个方法，代码冗余 集中处理 epoll_ctl，简化 updateChannel/removeChannel 逻辑
事件列表复用（events_） 每次 epoll_wait 都重新分配事件数组，性能损耗 复用 vector 减少内存分配 / 释放，提升性能
epollfd_ 带 CLOEXEC 标记 fork+exec 后子进程继承 epollfd，导致资源泄漏 exec 时自动关闭 epollfd，避免无用 fd 泄漏

二、 EPollPoller.cc

先贴出完整代码，再逐部分解释：

cpp 复制代码 
// Copyright 2010, Shuo Chen.  All rights reserved.
// http://code.google.com/p/muduo/
//
// 本源代码的使用受 BSD 风格许可证约束
// 该许可证可在 License 文件中查阅。

// 作者：陈硕 (chenshuo at chenshuo dot com)

#include "muduo/net/poller/EPollPoller.h"

#include "muduo/base/Logging.h"       // 日志库（LOG_TRACE/LOG_SYSFATAL 等）
#include "muduo/net/Channel.h"        // Channel 类（管理 fd 和事件）

#include <assert.h>                   // 断言（调试用）
#include <errno.h>                    // 错误码定义
#include <poll.h>                     // poll 事件标志（用于静态断言）
#include <sys/epoll.h>                // epoll 系统调用（epoll_create1/epoll_ctl/epoll_wait）
#include <unistd.h>                   // close 系统调用

using namespace muduo;
using namespace muduo::net;

// 静态断言：验证 Linux 下 epoll 和 poll 的事件标志值完全一致
// 核心目的：Channel 中使用的 events（如 POLLIN/POLLOUT）可直接传给 epoll，无需转换
static_assert(EPOLLIN == POLLIN,        "epoll uses same flag values as poll");
static_assert(EPOLLPRI == POLLPRI,      "epoll uses same flag values as poll");
static_assert(EPOLLOUT == POLLOUT,      "epoll uses same flag values as poll");
static_assert(EPOLLRDHUP == POLLRDHUP,  "epoll uses same flag values as poll");
static_assert(EPOLLERR == POLLERR,      "epoll uses same flag values as poll");
static_assert(EPOLLHUP == POLLHUP,      "epoll uses same flag values as poll");

// 匿名命名空间：仅当前文件可见的 Channel 状态常量
// 用于标记 Channel 在 epoll 中的状态（存储在 Channel::index_ 中）
namespace
{
const int kNew = -1;      // 新创建的 Channel：未加入 epoll，也未加入 channels_
const int kAdded = 1;     // 已添加的 Channel：已加入 epoll 和 channels_
const int kDeleted = 2;   // 已删除的 Channel：从 epoll 移除，但仍在 channels_ 中
}

/// 构造函数：创建 epoll 实例，初始化事件数组
/// @param loop 所属的 EventLoop（传递给 Poller 基类）
EPollPoller::EPollPoller(EventLoop* loop)
  : Poller(loop),                                    // 初始化基类，绑定 EventLoop
    epollfd_(::epoll_create1(EPOLL_CLOEXEC)),        // 创建 epoll fd，带 FD_CLOEXEC 标志
    events_(kInitEventListSize)                      // 初始化 epoll_event 数组，大小为 16
{
  // epoll_create1 失败则输出致命日志并终止程序
  if (epollfd_ < 0)
  {
    LOG_SYSFATAL << "EPollPoller::EPollPoller";
  }
}

/// 析构函数：关闭 epoll fd，释放资源
EPollPoller::~EPollPoller()
{
  ::close(epollfd_);
}

/// 轮询 IO 事件（核心方法，重写 Poller 纯虚接口）
/// 底层调用 epoll_wait，处理返回结果，填充活跃 Channel 列表
/// @param timeoutMs 超时时间（毫秒，-1=无限等待，0=非阻塞）
/// @param activeChannels 输出参数，存储触发事件的活跃 Channel
/// @return 轮询返回的时间戳（用于计算事件处理耗时）
Timestamp EPollPoller::poll(int timeoutMs, ChannelList* activeChannels)
{
  LOG_TRACE << "fd total count " << channels_.size(); // 调试日志：当前管理的 fd 总数

  // 调用 epoll_wait 等待事件触发
  // 参数：epoll fd | 事件数组首地址 | 数组大小 | 超时时间
  int numEvents = ::epoll_wait(epollfd_,
                               &*events_.begin(),    // vector 转原生数组指针
                               static_cast<int>(events_.size()),
                               timeoutMs);

  int savedErrno = errno;          // 保存 errno（避免日志调用覆盖）
  Timestamp now(Timestamp::now()); // 获取当前时间戳

  if (numEvents > 0)               // 有事件触发
  {
    LOG_TRACE << numEvents << " events happened"; // 调试日志：触发的事件数
    fillActiveChannels(numEvents, activeChannels); // 填充活跃 Channel 列表

    // 若触发事件数等于数组大小，说明数组已满，扩容为 2 倍（避免下次 epoll_wait 丢失事件）
    if (implicit_cast<size_t>(numEvents) == events_.size())
    {
      events_.resize(events_.size()*2);
    }
  }
  else if (numEvents == 0)         // 超时，无事件触发
  {
    LOG_TRACE << "nothing happened";
  }
  else                             // epoll_wait 调用失败
  {
    // 仅处理非预期错误：EINTR 是被信号中断，属于预期错误，忽略
    if (savedErrno != EINTR)
    {
      errno = savedErrno;          // 恢复 errno
      LOG_SYSERR << "EPollPoller::poll()"; // 输出系统错误日志
    }
  }
  return now;
}

/// 填充活跃 Channel 列表（核心辅助方法）
/// 遍历 epoll_wait 返回的事件，映射到对应的 Channel，设置 revents 并加入活跃列表
/// @param numEvents epoll_wait 返回的触发事件数
/// @param activeChannels 输出参数，存储活跃 Channel
void EPollPoller::fillActiveChannels(int numEvents,
                                     ChannelList* activeChannels) const
{
  // 断言：触发事件数不超过事件数组大小（防止越界）
  assert(implicit_cast<size_t>(numEvents) <= events_.size());

  // 遍历所有触发的事件
  for (int i = 0; i < numEvents; ++i)
  {
    // epoll_event.data.ptr 存储的是 Channel 指针（update 时设置）
    Channel* channel = static_cast<Channel*>(events_[i].data.ptr);

#ifndef NDEBUG // 调试模式下的校验：确保 Channel 存在且匹配
    int fd = channel->fd();
    ChannelMap::const_iterator it = channels_.find(fd);
    assert(it != channels_.end());
    assert(it->second == channel);
#endif

    // 设置 Channel 的 revents_（触发的事件），供上层处理
    channel->set_revents(events_[i].events);
    // 将 Channel 加入活跃列表
    activeChannels->push_back(channel);
  }
}

/// 更新 Channel 关注的事件（核心方法，重写 Poller 纯虚接口）
/// 根据 Channel 的 index 状态，决定调用 epoll_ctl 的 ADD/MOD/DEL 操作
/// @param channel 要更新的 Channel
void EPollPoller::updateChannel(Channel* channel)
{
  Poller::assertInLoopThread();    // 断言：当前线程是 EventLoop 线程（保证线程安全）
  const int index = channel->index(); // 获取 Channel 的状态（kNew/kAdded/kDeleted）
  LOG_TRACE << "fd = " << channel->fd()
    << " events = " << channel->events() << " index = " << index;

  if (index == kNew || index == kDeleted) // 新 Channel 或已标记为删除的 Channel
  {
    // 执行 EPOLL_CTL_ADD 操作
    int fd = channel->fd();
    if (index == kNew) // 新 Channel：加入 channels_ 映射
    {
      assert(channels_.find(fd) == channels_.end());
      channels_[fd] = channel;
    }
    else // index == kDeleted：已在 channels_ 中，仅状态更新
    {
      assert(channels_.find(fd) != channels_.end());
      assert(channels_[fd] == channel);
    }

    channel->set_index(kAdded);    // 标记 Channel 为已添加
    update(EPOLL_CTL_ADD, channel); // 调用 epoll_ctl ADD
  }
  else // Channel 已添加（index == kAdded）：执行 MOD 或 DEL
  {
    int fd = channel->fd();
    (void)fd; // 抑制未使用变量警告（调试模式下会用到）
    // 校验：Channel 必须在 channels_ 中且状态为 kAdded
    assert(channels_.find(fd) != channels_.end());
    assert(channels_[fd] == channel);
    assert(index == kAdded);

    if (channel->isNoneEvent()) // Channel 无关注事件：移除 epoll 关注
    {
      update(EPOLL_CTL_DEL, channel); // 调用 epoll_ctl DEL
      channel->set_index(kDeleted);   // 标记 Channel 为已删除
    }
    else // Channel 有关注事件：更新 epoll 关注的事件
    {
      update(EPOLL_CTL_MOD, channel); // 调用 epoll_ctl MOD
    }
  }
}

/// 移除 Channel（核心方法，重写 Poller 纯虚接口）
/// 从 channels_ 中删除映射，若需要则调用 epoll_ctl DEL
/// @param channel 要移除的 Channel
void EPollPoller::removeChannel(Channel* channel)
{
  Poller::assertInLoopThread();    // 断言：当前线程是 EventLoop 线程
  int fd = channel->fd();
  LOG_TRACE << "fd = " << fd;

  // 校验：Channel 必须在 channels_ 中，且无关注事件（确保已调用 updateChannel 设置为 DEL）
  assert(channels_.find(fd) != channels_.end());
  assert(channels_[fd] == channel);
  assert(channel->isNoneEvent());

  int index = channel->index();    // 获取 Channel 状态
  assert(index == kAdded || index == kDeleted); // 仅允许已添加/已删除状态

  // 从 channels_ 中删除该 fd 的映射
  size_t n = channels_.erase(fd);
  (void)n; // 抑制未使用变量警告
  assert(n == 1); // 断言：仅删除一个元素

  // 若 Channel 仍在 epoll 中（index == kAdded），调用 epoll_ctl DEL
  if (index == kAdded)
  {
    update(EPOLL_CTL_DEL, channel);
  }
  channel->set_index(kNew); // 重置 Channel 状态为新创建
}

/// 封装 epoll_ctl 调用（核心辅助方法）
/// 统一处理 ADD/MOD/DEL 操作，设置 epoll_event 并调用 epoll_ctl
/// @param operation epoll_ctl 操作码（EPOLL_CTL_ADD/MOD/DEL）
/// @param channel 要操作的 Channel
void EPollPoller::update(int operation, Channel* channel)
{
  struct epoll_event event;
  memZero(&event, sizeof event);   // 初始化 epoll_event 结构体（清零）
  event.events = channel->events();// 设置关注的事件（如 EPOLLIN/EPOLLOUT）
  event.data.ptr = channel;        // 存储 Channel 指针（用于事件触发时快速映射）
  int fd = channel->fd();
  LOG_TRACE << "epoll_ctl op = " << operationToString(operation)
    << " fd = " << fd << " event = { " << channel->eventsToString() << " }";

  // 调用 epoll_ctl 执行操作
  if (::epoll_ctl(epollfd_, operation, fd, &event) < 0)
  {
    // DEL 操作失败：输出系统错误日志（非致命，fd 可能已关闭）
    if (operation == EPOLL_CTL_DEL)
    {
      LOG_SYSERR << "epoll_ctl op =" << operationToString(operation) << " fd =" << fd;
    }
    else // ADD/MOD 操作失败：输出致命日志并终止程序
    {
      LOG_SYSFATAL << "epoll_ctl op =" << operationToString(operation) << " fd =" << fd;
    }
  }
}

/// 将 epoll_ctl 操作码转为字符串（调试辅助方法）
/// @param op epoll_ctl 操作码（EPOLL_CTL_ADD/MOD/DEL）
/// @return 对应的字符串（便于日志输出）
const char* EPollPoller::operationToString(int op)
{
  switch (op)
  {
    case EPOLL_CTL_ADD:
      return "ADD";
    case EPOLL_CTL_DEL:
      return "DEL";
    case EPOLL_CTL_MOD:
      return "MOD";
    default:
      assert(false && "ERROR op"); // 断言：不支持的操作码
      return "Unknown Operation";
  }
}

1. 代码整体核心逻辑回顾

EPollPoller.cpp 是 Poller 抽象接口的 Linux epoll 具体实现，核心围绕 "状态机管理 Channel + 高性能 epoll 调用 + 严格的状态校验 + 安全的资源管理" 展开：

  • 编译期断言：保证 epoll 与 poll 的事件常量一致，Channel 的 events 可直接映射到 epoll_event.events；
  • 状态机（kNew/kAdded/kDeleted）：标记 Channel 在 Poller 中的状态，避免重复调用 epoll_ctl (ADD/DEL) 导致的错误；
  • 性能优化：epoll_wait 事件列表自动扩容（2 倍），复用 vector 减少内存分配；
  • 错误分级处理：epoll_ctl (DEL) 失败仅打日志（非致命），ADD/MOD 失败则 FATAL 终止（致命）；
  • 严格断言：DEBUG 模式下校验 fd 与 Channel 的映射关系，避免 fd 复用导致的错误。

2. 逐模块拆解核心实现

1. 前置编译期断言 + 状态常量（核心约束）
cpp 复制代码 
// 编译期断言：验证epoll和poll的事件常量值一致，保证Channel的events可直接映射到epoll_event.events
static_assert(EPOLLIN == POLLIN,        "epoll uses same flag values as poll");
static_assert(EPOLLPRI == POLLPRI,      "epoll uses same flag values as poll");
static_assert(EPOLLOUT == POLLOUT,      "epoll uses same flag values as poll");
static_assert(EPOLLRDHUP == POLLRDHUP,  "epoll uses same flag values as poll");
static_assert(EPOLLERR == POLLERR,      "epoll uses same flag values as poll");
static_assert(EPOLLHUP == POLLHUP,      "epoll uses same flag values as poll");

namespace
{
// Channel在Poller中的状态标记（避免重复ADD/DEL）
const int kNew = -1;      // 新Channel：未加入epoll，也未在channels_中
const int kAdded = 1;     // 已加入epoll，且在channels_中
const int kDeleted = 2;   // 已从epoll中删除，但仍在channels_中
}

核心价值：

  • 编译期断言：避免因系统头文件定义不一致，导致 Channel 的 events（如 kReadEvent=POLLIN）无法正确映射到 epoll_event.events，提前暴露问题；
  • 状态常量：解决 epoll_ctl 的 "重复操作" 问题（如对已 ADD 的 fd 再次调用 ADD，会返回 EEXIST 错误），通过状态标记精准控制 epoll_ctl 操作类型。
2. 构造 / 析构：epoll 资源的 RAII 管理
cpp 复制代码 
EPollPoller::EPollPoller(EventLoop* loop)
  : Poller(loop), // 调用基类构造，绑定ownerLoop_
    epollfd_(::epoll_create1(EPOLL_CLOEXEC)), // 创建epoll实例，带CLOEXEC标记
    events_(kInitEventListSize) // 初始化事件列表大小为16
{
  if (epollfd_ < 0)
  {
    LOG_SYSFATAL << "EPollPoller::EPollPoller"; // 创建失败，致命错误
  }
}

EPollPoller::~EPollPoller()
{
  ::close(epollfd_); // 析构关闭epollfd，释放系统资源
}

关键细节：

  • epoll_create1(EPOLL_CLOEXEC)：Linux 2.6.27+ 支持，创建的 epollfd 带 FD_CLOEXEC 标记，fork+exec 后子进程自动关闭该 fd，避免资源泄漏；
  • 对比 epoll_create：epoll_create 需要手动调用 fcntl 设置 CLOEXEC，epoll_create1 一步到位，减少系统调用；
  • 事件列表初始化：events_ 预分配 16 个 epoll_event 空间，避免首次 epoll_wait 时的内存分配。
3. poll 方法：等待 IO 事件（核心）
cpp 复制代码 
Timestamp EPollPoller::poll(int timeoutMs, ChannelList* activeChannels)
{
  LOG_TRACE << "fd total count " << channels_.size();
  // 调用epoll_wait：等待事件，超时时间timeoutMs（毫秒），结果写入events_
  int numEvents = ::epoll_wait(epollfd_,
                               &*events_.begin(), // vector首地址（转为epoll_event*）
                               static_cast<int>(events_.size()),
                               timeoutMs);
  int savedErrno = errno; // 保存errno，避免后续调用覆盖
  Timestamp now(Timestamp::now()); // 记录epoll_wait唤醒的时间戳

  if (numEvents > 0) // 有事件触发
  {
    LOG_TRACE << numEvents << " events happened";
    fillActiveChannels(numEvents, activeChannels); // 填充活跃Channel列表
    // 事件列表扩容：若返回事件数等于当前列表大小，下次可能溢出，扩容为2倍
    if (implicit_cast<size_t>(numEvents) == events_.size())
    {
      events_.resize(events_.size()*2);
    }
  }
  else if (numEvents == 0) // 超时，无事件
  {
    LOG_TRACE << "nothing happened";
  }
  else // 错误
  {
    // 仅处理非EINTR错误（EINTR是信号中断，属于预期错误，忽略）
    if (savedErrno != EINTR)
    {
      errno = savedErrno;
      LOG_SYSERR << "EPollPoller::poll()";
    }
  }
  return now; // 返回唤醒时间戳，供EventLoop计时
}
  • &*events_.begin()：vector 的 begin() 返回迭代器，* 解引用得到首元素，& 取地址转为 epoll_event*，是 vector 作为数组使用的经典写法；
  • 自动扩容：当 epoll_wait 返回的事件数等于当前列表大小，说明下次可能有更多事件，扩容为 2 倍（指数扩容，平衡扩容频率与内存占用）；
  • 错误过滤：忽略 EINTR（epoll_wait 被信号中断），这是网络编程中常见的预期错误，无需处理；其他错误（如 EBADF）打系统错误日志。
4. fillActiveChannels：事件→Channel 分发（核心）
cpp 复制代码 
void EPollPoller::fillActiveChannels(int numEvents, ChannelList* activeChannels) const
{
  assert(implicit_cast<size_t>(numEvents) <= events_.size()); // 断言：事件数不超过列表大小
  for (int i = 0; i < numEvents; ++i)
  {
    // 从epoll_event的data.ptr获取Channel指针（update时绑定）
    Channel* channel = static_cast<Channel*>(events_[i].data.ptr);
#ifndef NDEBUG // DEBUG模式：校验fd与Channel的映射关系
    int fd = channel->fd();
    ChannelMap::const_iterator it = channels_.find(fd);
    assert(it != channels_.end());
    assert(it->second == channel);
#endif
    // 设置Channel的revents（已发生的事件）
    channel->set_revents(events_[i].events);
    // 将Channel加入活跃列表，供EventLoop遍历处理
    activeChannels->push_back(channel);
  }
}

核心逻辑：

  • data.ptr 绑定 Channel：epoll_event 的 data.ptr 存储 Channel 指针，是 "事件→Channel" 映射的核心（替代传统的 fd 映射，避免 fd 复用导致的错误）；
  • DEBUG 断言：确保触发事件的 fd 存在于 channels_ 中，且映射的 Channel 指针一致，避免 fd 复用导致的 "事件分发到错误 Channel"；
  • set_revents：将 epoll 返回的事件（如 EPOLLIN|EPOLLERR）设置到 Channel，上层 Channel::handleEvent 会根据 revents 处理具体事件。
5. updateChannel：状态驱动的 epoll_ctl 操作（核心）
cpp 复制代码 
void EPollPoller::updateChannel(Channel* channel)
{
  Poller::assertInLoopThread(); // 线程安全校验
  const int index = channel->index(); // 获取Channel当前状态（kNew/kAdded/kDeleted）
  LOG_TRACE << "fd = " << channel->fd()
    << " events = " << channel->events() << " index = " << index;

  if (index == kNew || index == kDeleted)
  {
    // 新Channel 或 已删除的Channel → 调用EPOLL_CTL_ADD
    int fd = channel->fd();
    if (index == kNew)
    {
      assert(channels_.find(fd) == channels_.end());
      channels_[fd] = channel; // 加入channels_映射
    }
    else // index == kDeleted
    {
      assert(channels_.find(fd) != channels_.end());
      assert(channels_[fd] == channel);
    }

    channel->set_index(kAdded); // 更新状态为已加入
    update(EPOLL_CTL_ADD, channel); // 调用epoll_ctl(ADD)
  }
  else
  {
    // 已加入的Channel → 处理MOD/DEL
    int fd = channel->fd();
    (void)fd; // 抑制未使用警告
    assert(channels_.find(fd) != channels_.end());
    assert(channels_[fd] == channel);
    assert(index == kAdded);

    if (channel->isNoneEvent()) // Channel无关注事件 → DEL
    {
      update(EPOLL_CTL_DEL, channel);
      channel->set_index(kDeleted); // 更新状态为已删除
    }
    else // Channel有关注事件 → MOD
    {
      update(EPOLL_CTL_MOD, channel);
    }
  }
}

状态机逻辑梳理：

Channel 状态 条件 epoll_ctl 操作 新状态
kNew 首次添加 EPOLL_CTL_ADD kAdded
kDeleted 重新启用事件 EPOLL_CTL_ADD kAdded
kAdded 无关注事件 EPOLL_CTL_DEL kDeleted
kAdded 事件变更 EPOLL_CTL_MOD kAdded

核心价值：

  • 精准控制 epoll_ctl 操作：避免对已 ADD 的 fd 再次 ADD（返回 EEXIST）、对已 DEL 的 fd 再次 DEL（返回 ENOENT）；
  • 状态驱动：所有操作基于 Channel 的 index 状态，逻辑清晰，避免硬编码。
6. removeChannel：安全移除 Channel（核心）
cpp 复制代码 
void EPollPoller::removeChannel(Channel* channel)
{
  Poller::assertInLoopThread(); // 线程安全校验
  int fd = channel->fd();
  LOG_TRACE << "fd = " << fd;

  // 前置断言：确保fd存在、映射正确、Channel无关注事件、状态合法
  assert(channels_.find(fd) != channels_.end());
  assert(channels_[fd] == channel);
  assert(channel->isNoneEvent()); // 移除前必须先取消所有事件关注
  int index = channel->index();
  assert(index == kAdded || index == kDeleted);

  // 从channels_中删除fd映射
  size_t n = channels_.erase(fd);
  (void)n;
  assert(n == 1); // 确保只删除一个条目

  // 若状态为kAdded，调用epoll_ctl(DEL)
  if (index == kAdded)
  {
    update(EPOLL_CTL_DEL, channel);
  }
  channel->set_index(kNew); // 重置状态为新，方便后续复用
}

关键约束：

  • assert(channel->isNoneEvent())：移除 Channel 前必须先取消所有事件关注（调用 channel->disableAll()），避免 epoll 仍监听该 fd；
  • 状态重置为 kNew：Channel 被移除后，若后续重新启用，可按 "新 Channel" 逻辑处理。
7. update：封装 epoll_ctl 调用（核心工具）
cpp 复制代码 
void EPollPoller::update(int operation, Channel* channel)
{
  struct epoll_event event;
  memZero(&event, sizeof event); // 初始化事件结构体
  event.events = channel->events(); // 映射Channel的events到epoll_event
  event.data.ptr = channel; // 绑定Channel指针（核心！）
  int fd = channel->fd();

  LOG_TRACE << "epoll_ctl op = " << operationToString(operation)
    << " fd = " << fd << " event = { " << channel->eventsToString() << " }";

  // 调用epoll_ctl
  if (::epoll_ctl(epollfd_, operation, fd, &event) < 0)
  {
    if (operation == EPOLL_CTL_DEL)
    {
      // DEL失败仅打日志（非致命，如fd已被DEL）
      LOG_SYSERR << "epoll_ctl op =" << operationToString(operation) << " fd =" << fd;
    }
    else
    {
      // ADD/MOD失败是致命错误（如fd无效），FATAL终止
      LOG_SYSFATAL << "epoll_ctl op =" << operationToString(operation) << " fd =" << fd;
    }
  }
}

核心设计：

  • event.data.ptr = channel：这是 Muduo 高性能的关键 ------ 传统 epoll 使用 data.fd 存储 fd，再通过 fd 查找 Channel；Muduo 直接存储 Channel 指针，省去 fd 查找步骤，且避免 fd 复用导致的错误；
  • 错误分级处理：
    • DEL 失败：通常是 fd 已被删除或无效，非致命，仅打日志；
    • ADD/MOD 失败：属于程序 bug 或系统故障（如 fd 关闭），致命，FATAL 终止。
8. operationToString：调试辅助（可读字符串）
cpp 复制代码 
const char* EPollPoller::operationToString(int op)
{
  switch (op)
  {
    case EPOLL_CTL_ADD: return "ADD";
    case EPOLL_CTL_DEL: return "DEL";
    case EPOLL_CTL_MOD: return "MOD";
    default:
      assert(false && "ERROR op");
      return "Unknown Operation";
  }
}

核心价值：将 epoll_ctl 操作码转为可读字符串（如 ADD/DEL/MOD），日志输出更直观，方便调试（如快速定位是 ADD 还是 MOD 失败）。

3. 核心设计亮点总结

设计点 解决的问题 价值
Channel 状态机（kNew/kAdded/kDeleted） epoll_ctl 重复操作导致的 EEXIST/ENOENT 错误 精准控制 epoll_ctl 操作类型，避免系统调用错误
event.data.ptr 绑定 Channel 传统 data.fd 查找 Channel 耗时 + fd 复用错误 O (1) 映射事件到 Channel，避免 fd 复用问题
事件列表自动扩容 epoll_wait 事件数超过列表大小导致的溢出 动态适配事件数量，兼顾性能与内存
编译期断言验证事件常量 epoll/poll 事件常量不一致导致的映射错误 编译期暴露问题，避免运行时错误
错误分级处理（DEL 日志 / ADD/MOD FATAL） 所有错误都终止 / 都忽略，导致稳定性问题 区分致命 / 非致命错误，兼顾稳定性与容错性
DEBUG 模式断言校验 fd 复用 / 映射错误导致的事件分发错误 开发阶段快速定位问题，提升代码健壮性

总结

  1. 状态机核心：通过 kNew/kAdded/kDeleted 标记 Channel 状态，精准控制 epoll_ctl 操作，避免重复 ADD/DEL 错误；
  2. 高性能映射：epoll_event.data.ptr 直接绑定 Channel 指针，省去 fd 查找步骤，避免 fd 复用错误；
  3. 资源安全：RAII 管理 epollfd（析构关闭），事件列表复用 + 自动扩容，兼顾性能与内存；
  4. 严格校验：编译期断言验证事件常量，DEBUG 断言校验映射关系，线程校验保证操作在 Loop 线程执行；
  5. 错误分级：epoll_ctl (DEL) 失败仅打日志，ADD/MOD 失败致命终止，兼顾容错性与稳定性。
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