C++流的streambuf详解及TCP流的实现

streambuf是C++流(iostream)与流实体(文件、标准输入输出等)交互的桥梁

# 文件流
fstream <--> filebuf <--> file
# 字符串流
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：

• get 相当于 从流中读取数据
• put 相当于 写入数据到流中
• 字符，C/C++中的**char**，也可以理解为**字节**

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