1.4.C++项目：仿muduo库实现并发服务器之buffer模块的设计

news2025/1/10 10:38:29

项目完整版在：

一、buffer模块：缓冲区模块

在这里插入图片描述
Buffer模块是一个缓冲区模块，用于实现通信中用户态的接收缓冲区和发送缓冲区功能。

二、提供的功能

存储数据，取出数据

三、实现思想

1.实现换出去得有一块内存空间，采用vector ,vector底层是一个线性的内存空间！

（一）要素

1.默认空间大小
2.当前的读取数据位置！
3.当前的写入数据位置！

（二）操作

写入位置
当前写入位置指向哪里，从哪里开始写入
如果后续剩余空间不够了！
考虑整体缓冲区空闲空间是否足够！（因为读位置也会向后偏移，前后有可能有空闲空间）
足够：将数据移动到起始位置
不够：扩容，从当前写位置开始扩容足够大小！
数据一旦写入成功，当前写位置，向后偏移！
读取数据
当前的读取位置指向哪里，就从哪里开始读取，前提是有数据可读
可读数据大小：当前写入位置，减去当前读取位置！

（三）框架设计

class buffer {
    private:
        std::vector<char> _buffer;
        // 位置是一个相对偏移量，而不是绝对地址！
        uint64_t _read_idx; // 读位置
        uint64_t _write_idx; // 写位置
    public:
        1. 获取当前写的位置
        2. 确保可写空间足够
        3. 获取前沿空间大小
        4. 获取后沿空间大小
        5. 将写入据位置向后移动指定长度
        6. 获取当前读取位置的地址！
        7. 获取可读空间大小
        8. 将读位置向后移动指定长度！
        9. clear

四、实现代码

#include <ctime>
#include <cstring>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <cassert>
#include <string>
using namespace std;
#define BUFFER_SIZE 1024
class Buffer {
    private:
        std::vector<char> _buffer; // 使用vector进行内存空间管理
        uint64_t _read_idx; // 读偏移
        uint64_t _write_idx; // 写偏移
    public:
        Buffer():_read_idx(0),_write_idx(0),_buffer(BUFFER_SIZE) {}
        char* begin() {return &*_buffer.begin();}
        // 获取当前写入起始地址
        char *writePosition() { return begin() + _write_idx;}
        // 获取当前读取起始地址
        char *readPosition() { return begin() + _read_idx; }
        // 获取缓冲区末尾空间大小 —— 写偏移之后的空闲空间，总体大小减去写偏移
        uint64_t tailIdleSize() {return _buffer.size() - _write_idx; }
        // 获取缓冲区起始空间大小 —— 读偏移之前的空闲空间
        uint64_t handIdleSize() {return _read_idx ;}
        // 获取可读空间大小 = 写偏移 - 读偏移 
        uint64_t readAbleSize() {return _write_idx - _read_idx ;} 
        // 将读偏移向后移动
        void moveReadOffset(uint64_t len) { 
          // 向后移动大小必须小于可读数据大小
              assert(len <= readAbleSize());
              _read_idx += len; 
          }
        // 将写偏移向后移动
        void moveWriteOffset(uint64_t len) { 
              assert(len <= tailIdleSize());
              _write_idx += len;
        }
        void ensureWriteSpace(uint64_t len)  {
          // 确保可写空间足够 （整体空间够了就移动数据，否则就扩容！）  
            if (tailIdleSize() >= len) return;
            // 不够的话 ，判断加上起始位置够不够,够了将数据移动到起始位置
            if (len <= tailIdleSize() + handIdleSize()) {
                uint64_t rsz = readAbleSize(); //帮当前数据大小先保存起来
                std::copy(readPosition(),readPosition() + rsz,begin()); // 把可读数据拷贝到起始位置
                _read_idx = 0; // 读归为0
                _write_idx = rsz; // 可读数据大小是写的偏移量！
            }
            else { // 总体空间不够！需要扩容，不移动数据，直接给写偏移之后扩容足够空间即可！
                _buffer.resize(_write_idx + len);

            }
        }
        // 写入数据
        void Write(const void *data,uint64_t len) {
        
                ensureWriteSpace(len);
                const char *d = (const char*) data;
                std::copy(d,d + len,writePosition());
        }
        void WriteAndPush(void* data,uint64_t len) {
                Write(data,len);
                moveWriteOffset(len);
        }
         void WriteStringAndPush(const std::string &data) {
            writeString(data);
           
            moveWriteOffset(data.size());
           
        }
        void writeString(const std::string &data) {
                return Write(data.c_str(),data.size());
        }
        void writeBuffer(Buffer &data) {
                return Write(data.readPosition(),data.readAbleSize());
        }
        void writeBufferAndPush(Buffer &data) {
                writeBuffer(data);
                moveWriteOffset(data.readAbleSize());
                
        }
        std::string readAsString (uint64_t len) {
                assert(len <= readAbleSize());
                std::string str;
                str.resize(len);
                Read(&str[0],len);
                return str;
        }
        void Read(void *buf,uint64_t len) {
                // 读取数据 1. 保证足够的空间 2.拷贝数据进去
                // 要求获取的大小必须小于可读数据大小！
                assert(len <= readAbleSize());
                std::copy(readPosition(),readPosition() + len,(char*)buf);
        }
        void readAndPop(void *buf,uint64_t len) {
                Read(buf,len);
                moveReadOffset(len);
        }
        // 逐步调试！！！！！
        std::string ReadAsStringAndPop(uint64_t len) {
            assert(len <= readAbleSize());
            std::string str = readAsString(len);
            moveReadOffset(len);
            return str;
        }
        char* FindCRLF() {
                char *res = (char*)memchr(readPosition(),'\n',readAbleSize());
                return res;
        }
        // 通常获取一行数据，这种情况针对是：
        std::string getLine() {
                char* pos = FindCRLF();
                if (pos == NULL) {
                    return "";
                }
                // +1 为了把换行数据取出来！
                return readAsString(pos - readPosition() + 1);
        }
        std::string getLineAndPop() {
                std::string str = getLine();
                moveReadOffset(str.size());
                return str;
        }
        void Clear() { // 清空缓冲区！clear
                // 只需要将偏移量归0即可！
                _read_idx = 0;
                _write_idx = 0;
        }
};

五、进行测试

#include "server.hpp"
using namespace std;
// 控制打印信息！！！
#define INF 0
#define DBG 1
#define ERR 2
#define LOG_LEVEL INF
    #define LOG(level,format,...) do{\
    if (level < LOG_LEVEL) break;\
    time_t t = time(NULL);\
    struct tm *ltm = localtime(&t);\
    char tmp[23] = {0};\
    strftime(tmp,31,"%H:%M:%S",ltm);\
    fprintf(stdout,"[%s,%s:%d] " format "\n",tmp,__FILE__,__LINE__,##__VA_ARGS__);\
}while(0)

#define INF_LOG(format, ...) LOG(INF, format, ##__VA_ARGS__)
#define DBG_LOG(format, ...) LOG(DBG, format, ##__VA_ARGS__)
#define ERR_LOG(format, ...) LOG(ERR, format, ##__VA_ARGS__)

int main() {
    Buffer buf;
    std::string str = "hello!";
    // buf.WriteStringAndPush(str);
    // Buffer buf1;
    // buf1.writeBufferAndPush(buf);
    // std::string tmp;
    // tmp = buf1.ReadAsStringAndPop(buf.readAbleSize());
    // cout << tmp << endl;
    // cout << buf.readAbleSize() << endl;
    // cout << buf1.readAbleSize() << endl;
    for (int i = 0; i < 300; i ++) {
        std::string str = "hello" + std::to_string(i) + '\n';
        buf.WriteStringAndPush(str);
    }
    while(buf.readAbleSize() > 0) {
        string line = buf.getLineAndPop();
        LOG("hello");  
    }
    // string tmp;
    // tmp = buf.ReadAsStringAndPop(buf.readAbleSize());
    // cout << tmp << endl;
    
    return 0;
}