C++流的streambuf详解及TCP流的实现

stringstream -- stringbuf -- string

上面的文件流和字符串流是C++标准库已经提供了的，现在我的目标是实现一个使用TCP协议通信的socket流

tstream -- tcpbuf -- socket(tcp)

首先来分析一下streambuf的内部实现

streambuf内部实现

术语说明：

streambuf内部持有三个用于get的指针gfirst,gnext,glast和三个用于put的指针pfirst,pnext,plast，这些指针分别可以使用eback(),gptr(),egptr()和pbase(),pptr(),epptr()函数获得，在代码中需要使用这些函数获取指针，为了方便描述，我直接使用这些指针变量名

下面是其他几个受保护的成员函数的作用

gbump(n) : gnext+=n setg : setg(gfirst, gnext, glast) pbump(n) : pnext+=n setp : setp(pfirst, pnext, plast)

小结：

get缓冲区通过setg()设置，setg的三个参数分别对应gfirst,gnext,glast put缓冲区通过setp()设置，setp的两个参数分别对应pfirst,plast 如果继承自streambuf的子类不通过setg和setp设置缓冲区，也就是读写缓冲区为空，那么这个流可以说是不带读缓冲和写缓冲的流，这时gfirst = gnext = glast = pfirst = pnext = plast = NULL

子类需要override(覆写)几个虚函数来封装具体的流的实现

虚函数(protected)

这些函数有些需要子类实现，来屏蔽不同的流的具体实现，向上提供统一的接口

缓冲区管理 setbuf ---------- 设置缓冲区 seekoff --------- 根据相对位置移动内部指针 seekpos --------- 根据绝对位置移动内部指针 sync ------------ 同步缓冲区数据(flush)，默认什么都不做 showmanyc ------- 流中可获取的字符数，默认返回0 输入函数(get) underflow(c) ---- 当get缓冲区不可用时调用，用于获取流中当前的字符，注意获取和读入的区别，获取并不使gnext++，默认返回EOF uflow ----------- 默认返回underflow()，并使gnext++ xsgetn(s, n) ---- 从流中读取n个字符到缓冲区s中并返回读到的字符数:默认从当前缓冲区中读取n个字符，若当前缓冲区不可用，则调用一次uflow() pbackfail ------- 回写失败时调用 输出函数(put) xsputn(s, n) ---- 将缓冲区s的n个字符写入到流中并返回写入的字符数 overflow(c) ----- 当put缓冲区不可用时调用，向流中写入一个字符；当c==EOF时，流写入结束

缓冲区不可用是指gnext(pnext) == NULL或者gnext(pnext) = glast(plast)

public函数 缓冲区管理 pubsetbuf : setbuf() pubseekoff : seekoff() pubseekpos : seekpos() pubsync : sync() 输入函数(get)

NOTE: 下面的缓冲区指的是用于get操作的缓冲区

in_avail : get缓冲区内还有多少个字符可获取 snextc : return sbumpc() == EOF ? EOF : sgetc() sbumpc : 缓冲区不可用时返回uflow()；否则返回(++gnext)[-1] sgetc : 缓冲区不可用时返回underflow()；否则返回*gnext sgetn : xsgetn() sputbackc : 缓冲区不可用时返回pbackfail(c)；否则返回*(--gnext) sungetc : 类似于sputbackc，不过默认调用pbackfail(EOF) 输出函数(put)

NOTE: 下面的缓冲区指的是用于put操作的缓冲区

sputc : 缓冲区不可用时，返回overflow(c)；否则*pnext++ = c，返回pnext sputn : xsputn() iostream与streambuf的调用关系

下面就iostream常用的几个函数说明他们的调用关系

read(char *s, int n) - buf.sgetn(s, n) getline() - buf.sgetc(), buf.snextc(); 首先调用一次sgetc()来判断当前字符是否为EOF，然后不断地调用snextc()读取下一个字符，直到读到\n peek() - buf.sgetc() sync() - buf.pubsync() 除了read这种一次读入多个字符的函数外，一般的函数都是调用snextc()一次读入一个字符 snextc()当缓冲区不可用时会触发uflow()，uflow()会调用underflow()触发一次读取的操作，如果读到了流的末尾，可以返回EOF

我们可以在underflow()函数里重新设置gfirst gnext glast，使得snextc()不会不断的调用uflow()，而可以先读取缓冲区里的数据

若缓冲区不为空，此函数需要重新移动gnext到新的位置并返回*gnext 流中没有数据时(或者说读到了流的末尾时)返回EOF
addr.sin_port = ::htons(port); return !::connect(sock, (sockaddr *) addr, sizeof(addr)); int close() { #ifdef WIN32 return ::closesocket(sock); #else return ::close(sock); #endif protected: // Buffered get int underflow() override { auto n = ::recv(sock, buf, BUFSIZE, 0); return n 0 ? (setg(buf, buf, buf + n), *gptr()) : EOF; // Unbuffered put int overflow(int c) override { if (c == EOF) return close(); char b = c; return ::send(sock, b, 1, 0) 0 ? c : EOF; std::streamsize xsputn(const char *s, std::streamsize n) override { auto x = ::send(sock, s, n, 0); return x 0 ? x : 0; // flush int sync() override { #ifdef WIN32 return 0; #else return flush(sock); #endif // WIN32 //streamsize showmanyc() override { return 1; } private: SOCKET sock; char buf[BUFSIZE]; class tstream : public std::iostream { public: tstream() : std::iostream( _buf) {} tstream(SOCKET sock) : _buf(sock), std::iostream( _buf) {} tstream(char *ip, unsigned short port) : tstream() { connect(ip, port); } bool connect(char *ip, unsigned short port) { return _buf.connect(ip, port); private: tcpbuf _buf; };

http://www.cplusplus.com/reference/streambuf/streambuf/