发送接收缓存asio::buffer及asio::streambuf

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什么是asio::buffer

数据的发送与接收，均是以字节流形式进行处理的，这就需要一个内存连续的存储区域供读取、写入，其表现形式就是内存指针和内存大小，asio::buffer就是用来表示这个存储区域的，根据功能不同，又分为可变mutable、不可变const，其定义如下：

typedef std::pair<void*,std::size_t>  mutable_buffer;
typedef std::pair<void*,std::size_t>  const_buffer;

个人的理解：asio::buffer本身并不持有数据内容，我们可以理解为是一个适配器，用来提供给发送/接受动作来进行数据操作，这就是为什么在异步操作时要保证数据一直有效。

构造asio::buffer

asio::buffer的目标是创建缓存对象来表示原始存储区域，其构造可以接受如下内容：

• 原始内存指针及其大小
• POD类型的数组(std::array或者std::vector)
• std::string

需要注意的是，一旦构造完成，其大小就已经确定了，不会进行自动增长。

asio::buffer的操作

• 获取大小：boost::asio::buffer_size(buffer)
• 获取内存指针：boost::asio::buffer_cast<T>(buffer)
• 复制：boost::asio::buffer_copy
• 运算：boost::asio::buffer(buffer+offset,size)

asio::buffer序列

Boost.Asio提供了asio::buffer序列，来支持scatter-gatter操作，即：

• 接收数据到多个asio::buffer
• 一次发送多个asio::buffer

在使用序列时，会使用boost::asio::buffers_begin和boost::asio::buffers_end进行遍历，从而进行操作，序列的迭代器类型为boost::asio::const_buffer或者boost::asio::mutable_buffer。

扩展asio::buffer

asio::buffer本身比较简单，对其进行扩展以支持自己的buffer只能借助于序列，根据之前的理解，扩展实现的类只需要包含序列要求的内容即可，譬如一个const_buffer要实现的如下：

  typedef boost::asio::const_buffer value_type;  //缓存类型
  typedef const boost::asio::const_buffer* const_iterator; //缓存迭代器类型
  const boost::asio::const_buffer* begin() const {  ...; } //起始
  const boost::asio::const_buffer* end() const {  ...; }  //结束

什么是asio::streambuf

asio::streambuf是一个流缓存区，其本身包含了数据内容，这是与asio_buffer关键的区别点，asio::streambuf继承自标准库的streambuf，也就说asio::streambuf可以作为流缓冲区应用于符合标准库流定义的任何流。

asio::buffer一旦创建大小就确定了，在进行读取操作时是不能自动增长的，而asio::streambuf是支持自动增长的，需要注意的是，自动增长也有最大大小限制，在构造asio::streambuf时可以设置其最大大小。

提供的一些方法：

• commit：将字符从输出序列移动到输入序列
• consume：从输入序列中移除字符
• data：获取输入序列的缓存列表
• size：获取输入序列的大小
• prepare：根据指定大小获取输出序列的缓存列表

如何使用asio::streambuf

本身可以作为数据输入/输出传递给对应发送/接收接口：

• 作为数据输入进行发送
  使用data获取输入序列，当发送完成后调用consume移除已经发送的内容
• 作为数据输出进行接收
  使用prepare获取输出序列，当读取完成后调用commit
• 字节遍历
  使用buffers_begin和buffers_end来遍历序列获取字节流内容

asio::streambuf使用示例

写入示例：

boost::asio::streambuf b;
std::ostream os(&b);
os << "Hello, World!\n";
// try sending some data in input sequence
size_t n = sock.send(b.data());

b.consume(n); // sent data is removed from input sequence

读取示例：

boost::asio::streambuf b;// reserve 512 bytes in output sequence
boost::asio::streambuf::mutable_buffers_type bufs = b.prepare(512);

size_t n = sock.receive(bufs);

// received data is "committed" from output sequence to input sequence
b.commit(n);
std::istream is(&b);
std::string s;
is >> s;

字节遍历示例：

boost::asio::streambuf sb;
...
std::size_t n = boost::asio::read_until(sock, sb, '\n');

boost::asio::streambuf::const_buffers_type bufs = sb.data();
std::string line( boost::asio::buffers_begin(bufs), boost::asio::buffers_begin(bufs) + n);

总结

• 只要是采用异步操作，数据缓存都要在异步操作完成前保证有效性
• buffer只是一个适配器，使用时注意原始数据源
• streambuf包含数据内容，而且内存可以自动增长

作者：长不胖的Garfield
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来源：简书
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