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C++笔记之不同框架中事件循环的核心函数：io_run()、ros_spin()、app_exec()

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参考笔记
1.qt-C++笔记之使用QtConcurrent异步地执行槽函数中的内容，使其不阻塞主界面
2.qt-C++笔记之QThread使用
3.qt-C++笔记之多线程架构模式：事件信号监听线程中除了while循环外让线程一直活着的方法(笔记一)
4.qt-C++笔记之多线程架构模式：事件信号监听线程中除了while循环外让线程一直活着的方法(笔记二)
5.ROS笔记之ros::spin()、ros::spinOnce()的区别
6.C++笔记之不同框架中事件循环的核心函数：io_run()、ros_spin()、app_exec()

1. io.run()（Boost.Asio）

功能

• io.run() 是 Boost.Asio 中的事件循环函数，用于处理异步操作和事件。它会以同步方式运行，直到所有已注册的异步操作（包括定时器、网络 I/O 和其他事件）完成。
• 具体行为：
  1. 等待事件（如定时器到期、异步 I/O 操作完成）。
  2. 当事件触发时，调用相应的回调函数。
  3. 如果没有更多的事件或异步操作可处理，io.run() 会自动退出。

退出条件

• 没有活跃的异步操作：如果所有注册的异步任务（如定时器、异步 I/O 等）都完成，io.run() 会退出。
• 手动停止：可以通过调用 io_context::stop() 或 io_service::stop() 主动停止事件循环，使 io.run() 立即退出。

特点

• io.run() 会根据注册的异步操作动态决定其生命周期。当没有更多事件需要处理时，它将主动退出，以实现高效资源管理。

2. ros::spin()（ROS 框架）

功能

• ros::spin() 是 ROS（Robot Operating System）中的事件循环函数，用于处理 ROS 节点的回调事件（如消息订阅、服务请求）。
• 具体行为：
  1. 等待 ROS 事件（如消息到达、定时器触发）。
  2. 当事件触发时，调用相应的回调函数。
  3. 持续运行，直到收到退出信号。

退出条件

• 手动退出：
  • 调用 ros::shutdown() 显式终止事件循环。
  • 或者按下 Ctrl+C，触发 SIGINT 信号，ROS 会自动调用 ros::shutdown()。
• ROS Master 断开：如果 ROS 节点与 ROS Master 的连接丢失，ros::spin() 可能会退出。

特点

• 与 io.run() 不同，ros::spin() 的设计目的是持续运行，以保持节点对 ROS 消息和事件的监听。因此，它不会因为没有事件处理而主动退出。

3. app.exec()（Qt 框架）

功能

• app.exec() 是 Qt 框架中的事件循环函数，用于运行 GUI 应用程序的主事件循环。它负责处理用户输入（如鼠标点击、键盘输入）、定时器事件、窗口渲染等。
• 具体行为：
  1. 运行事件循环，监听和分发系统事件（如用户输入事件）。
  2. 当事件触发时，调用对应的槽函数或回调函数。
  3. 保持运行，直到应用程序退出。

退出条件

• 显式退出：
  • 调用 QCoreApplication::quit() 或 QApplication::exit()，退出事件循环。
  • 用户关闭主窗口（如果设置了关闭主窗口会退出应用的逻辑）。
• 系统强制终止：如任务管理器强制关闭程序。

特点

• 与 ros::spin() 类似，app.exec() 的事件循环设计为持续运行，以确保 GUI 应用程序能够实时响应用户输入。

4.对比表格

框架	核心函数	是否持续监听	持续监听的条件
Boost.Asio	io_context::run()	有条件地持续	需有未决异步操作或保有executor_work_guard对象
ROS	ros::spin()	是	节点未关闭，持续运行
Qt	QApplication::exec()	是	应用程序未退出，事件循环自动运行

5.为什么 io.run() 会主动退出，而其他两个不会？

• 设计目的不同：

  • io.run() 的设计目的是高效处理异步操作，并在没有更多事件需要处理时立即退出，以节省资源。
  • ros::spin() 和 app.exec() 的设计目的是保持程序运行以持续监听事件（如用户输入或 ROS 消息），因此不会主动退出。

• 事件循环的生命周期管理：

  • 在 io.run() 中，事件循环的生命周期由当前注册的异步操作决定。如果没有活跃的异步操作，事件循环自动结束。
  • 在 ros::spin() 和 app.exec() 中，事件循环的生命周期与程序的整体生命周期绑定，不会因为没有事件处理而退出。

6.如何让 io.run() 不主动退出？

如果希望 io.run() 的事件循环一直运行，可以确保至少有一个活跃的异步操作。以下是几种常见方法：

1. 保持活跃的异步操作

   • 确保在异步任务完成后，重新启动新的异步操作。例如，在定时器到期后，继续重新设置计时器。

2. 使用空闲工作对象

   • 使用 boost::asio::executor_work_guard 或 boost::asio::io_service::work 保持 io_context 活跃，即使没有其他异步操作：

     boost::asio::io_context io;
     auto work = boost::asio::make_work_guard(io);io.run();  // 不会主动退出
     

3. 定时器循环调用

   • 使用定时器在事件循环内持续触发事件：

     void keepAlive(boost::asio::steady_timer& timer) {timer.expires_after(std::chrono::seconds(1));timer.async_wait([&](const boost::system::error_code& error) {if (!error) {std::cout << "Still running..." << std::endl;keepAlive(timer);  // 重新启动定时器}});
     }
     

通过这些方法，可以防止 io.run() 提前退出，使事件循环持续运行并监听事件。