超级好用的C++实用库之服务包装类

概述

服务程序是指在后台持续运行，不直接与用户交互，为操作系统或应用程序提供基础功能的程序。它们是现代操作系统不可或缺的一部分，负责执行各种关键任务，比如：监听网络请求、管理系统资源、监控系统状态、执行计划任务等。通常情况下，服务程序具有以下一些核心特征。

后台运行：服务程序在后台静默运行，不直接展示图形界面或与用户直接交互，使得用户可以继续在前台进行其他操作而不受干扰。

长期运行：服务程序设计为长时间不间断运行，除非遇到严重错误或被手动停止，它们会持续为我们提供服务。

自启动：许多服务程序设计为随系统启动而自动开始运行，确保必要的功能和服务从系统启动之初就能可用。

无用户界面：不同于常规应用程序，服务程序通常没有图形用户界面（即GUI），而是通过配置文件、命令行工具或系统服务管理界面等进行配置和管理。

在Windows和Linux下开发服务程序，还是有显著区别的。Windows服务依赖于Win API，比如：CreateService、StartService等函数。Linux服务通常与POSIX标准API交互，或使用特定于systemd的API函数。

CHP_BaseService

为了封装服务包装类，我们需要首先封装一个服务基类CHP_BaseService。CHP_BaseService类结合下面的服务包装类CHP_ServiceWrapper使用，可生成Windows上的服务程序或Linux上的后台守护进程。CHP_BaseService类的头文件，可参考下面的示例代码。

#pragma once

class CHP_BaseService
{
public:
        CHP_BaseService() { };
        virtual ~CHP_BaseService() { };

        virtual int Start(int argc, char *argv[]) = 0;

        virtual void Stop() = 0;
};

可以看到，CHP_BaseService是一个纯虚类，包括两个纯虚函数。

Start：启动服务的各项功能，派生类必须实现该接口。参数argc为程序入口参数的个数，参数argv为程序入口参数。返回值为0表示成功，其他为错误码。

Stop：停止服务的各项功能，派生类必须实现该接口。

CHP_ServiceWrapper

为了使服务包装类在Windows、Linux操作系统下都能正常使用，我们需要封装掉Windows、Linux服务接口的差异，为上层提供一个统一的接口。CHP_ServiceWrapper类的头文件，可参考下面的示例代码。

#pragma once

#if defined _WIN32
        #include <WinSock2.h>
        #include <Windows.h>
#endif

#include "HP_BaseService.h"

class CHP_ServiceWrapper
{
public:
        CHP_ServiceWrapper();
        ~CHP_ServiceWrapper();

        int Run(CHP_BaseService *pService, int argc, char *argv[]);

private:
        void ParseArgs(int argc, char *argv[]);
        void ConsoleHandler();

#if defined _WIN32
        static void __stdcall ServiceMainHandler(DWORD argc, char *argv[]);
        static void __stdcall ServicecControlHandler(DWORD dwControl);
        static BOOL __stdcall ServiceConsoleHandler(DWORD dwCtrlType);
        static int UpdateStatus(DWORD dwNewState, DWORD dwWaitHint = 0);
#else
        static void ServiceConsoleHandler(int nCtrlType);
        static int InitDaemon();
#endif

private:
        static CHP_ServiceWrapper *m_pSelf;
        static CHP_BaseService *m_pService;
#if defined _WIN32
        static SERVICE_STATUS_HANDLE m_serviceStatusHandle;
        static SERVICE_STATUS m_serviceStatus;        
#endif
        bool m_bStop;
        bool m_bDebug;
};

可以看到，CHP_ServiceWrapper类的导出接口非常简单。除了构造函数和析构函数外，只有一个Run函数。

Run：服务的运行函数，用于运行指定的服务。参数pService为指定服务的指针（从CHP_BaseService派生即可），参数argc为程序入口参数的个数，参数argv为程序入口参数。返回值为0表示成功，其他为错误码。

在Run函数内部，我们会解析命令行参数，并根据操作系统的不同，进行不同的处理。在Windows系统下，我们会调用StartServiceCtrlDispatcher、SetConsoleCtrlHandler等函数来执行服务。在Linux系统下，我们会使用两次fork来创建后台daemon。

“双fork”技术是一种常用的创建后台daemon（守护进程）的方法，其目的是使服务程序完全脱离终端和父进程，成为一个独立运行的后台进程。这对于服务程序来说非常重要，因为守护进程不应该受到用户会话结束的影响，也不应该干扰控制终端的操作。

总结

在上面的源码中，我们通过CHP_ServiceWrapper和CHP_BaseService对服务进行了包装。服务包装类的目的是提供一个统一的接口来管理服务的生命周期（比如：启动、停止、重启、配置更新等），使得服务的实现细节对上层应用透明。这种抽象有助于解耦服务逻辑与服务管理逻辑，从而提高代码的可维护性和可测试性。