Symbian手记【三】 —— Symbian的描述符

【三】 Symbian的描述符

所谓描述符，一定程度上等同于字符串。只不过与C++的字符串不一样，Symbian中的描述符都是用一个附加的整数描述其长度，而不是以'\0'做终结符。因此，描述符可以表达任意数据，字符串或者二进制串。

描述符体系

打开任何一本关于Symbian介绍的书，都可以看到Symbian描述符那复杂的继承体系。它的基类是TDesC，顾名思义，T是代表它是T类，后缀C表示它是一个常量，其中数据无法修改。因此，它只是定义了一些字符处理的方法，包括查找、匹配、取子串等，而不包括任何修改其中数据的接口。可修改的描述符类，都是派生自TDes，它是TDesC的子类，额外提供了拷贝、清零、追加之类的接口。

当你需要在栈上分配一个描述符，你可能需要用到TBuf或者TBufC类。它们都是模板类，接受一个int型参数作为长度信息。从名字可以一目了然的看出其中区别，带C的自然是常量，它一次性在栈中分配好所需的资源，并且同时完成赋值和初始化工作，一经分配，则不能再次修改。而不带C的TBuf，在构造时仅是在栈中预留好所需空间，此后可以在此空间范围内，任意的修改所需内容。从内存分布来看，TBufC对象在真实的字串信息前，还放了一个32位整数，它的前4bits存放类型信息，后28bits存放长度信息，也就是说一个TBufC对象最多包含256M长度的字符串，这已经绝对足够了。而TBuf对象，除了TBuf所包含的内容外，还额外加入了一个max-length的整数在长度信息后，它表示预分配了的内存长度，而length则用于表示真实有效的数据长度。

除了栈，更多的描述符长度不是在编译期能够确定的，需要在堆上动态的进行分配，这项任务，就交由了HBufC来完成。HBufC也包含三项数据，前两项与TBuf一致，4bits类型 + 28bits真实长度 + 1整形的分配长度。但最后一项是一个指针，它指向堆中的某个位置，在这个位置，开辟了预分配长度的字符串空间。但HBufC的基类不和TBuf一致，而是于TBufC相同，这和它C的后缀表里如一，代表它只具有一些非数据修改性质的接口。这样的设计，一定会引发一系列的疑问，为什么明明又有max-length信息，又具有length信息，却是一个不可变的描述符对象？如果需要动态改变堆中描述符的内容，该使用什么样的类？

所有这些疑问，都可以通过TPtr这个类来解答。单纯的从内存数据来看，TPtr与HBufC完全一致，但从实际逻辑来看，HBufC中的指针，仅仅可能指向堆中的数据，而TPtr中的指针可以指向一个堆数据，也可以指向一个栈数据，这完全取决于你用什么对象来初始化它。如果用一个TBuf来初始化，那么就指向栈中，用HBufC来初始化，就指向了堆中，整个一墙头草。但不论是指向堆还是指向栈，TPtr对所指向的数据都仅拥有使用权，而不具有控制其生死的权利，该数据需要通过其原始的控制者，TBuf或者HBufC等来负责管理。很多时候，TPtr都是作为HBufC的一个帮手而存在，当你需要修改HBufC中的字符数据时，调用Des()接口，从HBufC华丽的转身为TPtr，TPtr没有C的后缀，这意味着它秉承了TDes的能力，可以修改其中的数据。我一直不理解Symbian为什么要设计一个HBufC类，而不是HBuf类，唯一可以想到的解释就是，由于TPtr的存在，可以解决修改堆描述符数据这件事情，而不需要再多实现一些接口，虽然有点牵强，但我还是一直用这解释自欺欺人。

TPtr还有一个孪生兄弟TPtrC。和TBufC与TBuf的关系类似，TPtrC去掉了max-length这个域，分配长度即使用长度。TPtrC所有的设计逻辑，都与TPtr一致，指向堆或栈对象，只使用不管理资源，等等。它应用的最广泛的场合，就是用于表达子串。比如TBuf对象希望取出其中前10个字符给调用者使用，它就会返回一个TPtrC对象，它指向HBufC的字符位置，但仅具有10个长度，既可以控制长度，又可以保证其中数据不被修改，一举两得一石二鸟。

到此为止，描述符的整个构架算是完整了，既有栈的，又有堆的；既有可修改的，有包含不可变的；既有表达整体的，又有表征局部的。但Symbian本着买一送一，挥泪大馈赠的态度，还提供了一个RBuf类。这是一个R类，并且没有C后缀。它通过Create接口在堆上分配数据，用Release或Close析构所掌握资源，从本质上来看，它就是HBufC的一个R版。但RBuf的基类是TDes，因此直接提供了更为丰富的数据修改接口，不需要转身成TPtr来处理。并且，RBuf屏蔽了字符串为NULL和为空的区别，有的时候，在使用HBufC需要不停的判定是否为NULL或者为空，而用RBuf则不需要，NULL即空，空即NULL。但RBuf的继承体系更深，并且可以想象，它的一些操作会再次封装一些额外的检测操作，可能效率上会有一丁点的降低（只是猜测，有兴趣可以做实验证实...）。从RBuf和HBufC的区别，你也可以从中推断出两者最适合的使用场景。HBufC其实最合适的就是应该本着其C的本质来做，适合于分配了不再修改的场合，比如从一个已有的描述符拷贝出新的描述符，此时返回的往往就是HBufC。而RBuf更适合反复修改的场合（不然白瞎了叫它一声Buf...），在这样的场景下，其接口使用起来更为的简单和明了。。。

编码

前面提到的所有描述符，其实都不是真实的类，而是一个typedef。在非内核模式的时候，所有的描述符，如TDesC，其真实的实现是TDesC16，在内核模式的时候，则是TDesC8。还是看名取义，带8的是单字符1个字节的描述符，带16的是宽字符2字节的描述符。在非内核态的时候，统一使用16位的描述符作为默认值，是为了兼容unicode编码，帮助在不同语言下进行开发。大部分的系统API，提供的都是接受TDesC这样typedef的接口，其实也就是unicode-16的16位描述符。但在一些io相关的接口，都是接受8结尾的单字符描述符，以兼容不同的数据格式。单字符描述符通常不会对编码有任何约束，可以是二进制流，可以是utf-8，可以是一般的ascii码。具体是什么，逻辑需要调用者自己来维护。为了将io读入的数据传递给一些系统API，往往就需要将8位描述符转成16位描述符。这种转换和编码有密切联系，如果只是一般的ascii串（或者其他编码的ascii部分...），可以使用TDes的Copy接口，从8位拷贝到16位，或者从16位拷贝到8位。从8位拷贝的16位，第一个字节填充对应的8位字符的内容，第二个字节填充的是'\0'，就是全部为0。而从16位到8位，可想而知，后一个字节的内容被截取抛弃。但如果是一些复杂的编码转换，比如utf-8的字符流转成系统所需的unicode-16，那么就需要用到CnvUtfConverter，它负责在不同的字符集中做转换。

其他字符类型类

看到Symbian的描述符，最疑惑的不仅仅是那套复杂的继承体系，还有_L和_LIT这样的宏。打开_LIT这个宏，你可以看到，它其实就是定义一个TLitC类型的const static常量字符串。从意义上来说，通过_LIT，可以将一些常用的字符串作为常量存在，使其不会反复构造和析构，是空间换时间的策略；从接口上看，它重载了很多转型运算符operator ()，可以转身成为TDesC的各个版本，与该继承体系兼容；而从内存实现上来看，它存放的是：C++字符串的长度（除\0） + 原汁原味的C++字符串（就是\0结尾的一坨short int或者char数组...），通过这样的结构，一方面可以和Symbian的描述符表示相一致，又可以享用C++的原始支持，一举两得。

相比_LIT的华丽，_L这个宏就土鳖不少，代表了旧生产力的落后。它其实，就是定义一个TPtrC，TPtrC中的内容指向了一个常量的数组（typedef后叫做TText...），这个常量数组，其实就是有一个char或short int的数组转型而成，也是原汁原味的C++字符串。从本质上来看，TPtrC扮演这个角色，完全是在人手短缺时的友情客串，它本不应该来做这件事情，因为其内部是通过一个指针来指向真实的字符空间，很多操作都经过多一次的取址操作，降低了效率；而TLexC，则是量身打造精心包装天生大明星，它优化掉了那个作梗的指针，提高了效率。所以摒弃_L，拥抱_LIT，是所有Symbian教学都会呼吁的内容，还是合情合理的。。。

还有一个常用的和字符串相关联的东西，就是TLex类。它做的工作，就是大名鼎鼎的string-parsing。给它一个描述符，它可以还你一个整形数抑或是浮点数。TLex对数的解析，本质上还是基于ascii编码的，你给它的描述符编码，需要兼容ascii标准，不要拿个全角的数字为难它，它会罢工的。。。