为什么boost::asio::async_write第一次调用正常，第二次调用出错？

第一次调用async_write可以成功通过TCP发送数据，但第二次调用async_write时就出现异常。如下是完整的复现代码：

#include <algorithm>
#include <array>
#include <boost/asio.hpp>
#include <boost/range.hpp>
#include <chrono>
#include <iostream>
#include <random>
#include <vector>

const std::size_t buf_size = 500*1024;
const int test_cycles = 1.024e5;

namespace asio = boost::asio;

int main()
{
  std::vector<char> send_data(buf_size);

  std::vector<char> recv_buf(buf_size);

  asio::io_service ios;

  asio::ip::tcp::socket socket1(ios);
  asio::ip::tcp::socket socket2(ios);
  asio::ip::tcp::acceptor acceptor(ios, {asio::ip::tcp::v4(), 55557});
  socket1.connect({asio::ip::address_v4::loopback(), 55557});
  acceptor.accept(socket2);

  for (std::size_t i = 0; i < 1; ++i)
  {
      auto start = std::chrono::steady_clock::now();
      for(int j=0; j < test_cycles; ++j)
      {
            size_t written_bytes = 0;
            auto to_send_data = send_data;
            asio::async_write(socket1,
                asio::dynamic_buffer(send_data),
                [&](auto ec, auto n)
                {
                    if(!ec)
                    {
                        std::cout << "successfully sent " << n << std::endl;
                    }
                    else
                    {
                        std::cout << ec.message() << std::endl;
                    }

                    if(0==n)
                    {
                        std::cout << "send error" << std::endl;
                    }

                    written_bytes = n;
                });

            asio::async_read(socket2, asio::buffer(recv_buf),
                [&](auto ec, auto n)
                {
                    if(!ec)
                    {
                        //std::cout << "received " << n << std::endl;
                    }
                    else
                    {
                        std::cout << ec.message() << std::endl;
                    }

                    if(0==n)
                    {
                        std::cout << "received error" << std::endl;
                    }

                    if(written_bytes != n)
                    {
                        std::cout << "received is not same with the sent" << std::endl;
                    }
                });
                
                ios.run();
                ios.reset();
        }
        
        auto end = std::chrono::steady_clock::now();
        std::chrono::duration<float> elapsed = end - start;
        std::cout << elapsed.count() << " seconds\n";
        std::cout << (buf_size * test_cycles / elapsed.count() / 1024 / 1024/ 1024) << " GB/s\n";
  }
}

程序运行输出如下：

successfully sent 512000
successfully sent 0
send error

我找到一个可行的变通方案可以让程序正常运行，相关改动如下：

auto to_send_data = send_data;
asio::async_write(socket1,
    asio::dynamic_buffer(to_send_data),

请问原来的代码出错的根本原因是什么？

补充更新 #

• 我尝试在VSCode IDE中给std::vector::resize的实现打断点（测试环境为Ubuntu），断点无效显示为灰色，我确认程序是Debug模式编译的。使用GDB设置断点也提示"Function "std::vector::resize" not defined."。
• 我给相关operator()的实现打断点后发现，default分支从未被触发，也就是说start的值始终为1。

问题解答 #

你出错的核心原因是boost::asio::dynamic_buffer的消耗式设计：
当你给async_write传入asio::dynamic_buffer(send_data)时，async_write操作完成后，dynamic_buffer会自动调用send_data.erase(0, n)移除已经成功发送的前n个字节。第一次调用async_write成功发送512000字节后，send_data的长度就被清空为0，第二次再调用async_write传入同一个send_data的dynamic_buffer时，缓冲区已经没有可发送的内容，自然就返回发送了0字节的结果。

而你修改后的方案每次都先拷贝得到新的to_send_data临时对象，每次传入dynamic_buffer的都是全新的、长度为512k的vector，操作完成后临时对象直接销毁，不会影响下一次循环的发送缓冲区，所以可以正常运行。

针对你补充的断点问题：
std::vector是模板类，成员函数默认会被内联优化，就算开启Debug模式，部分编译器也不会生成独立的resize函数符号，所以GDB和VSCode找不到对应的函数断点。你可以把断点打在async_write的回调函数里，打印send_data.size()就能验证上述结论，第一次回调后send_data.size()的值就是0。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者John