1.2.2　字节管理类

本节设计一个跨平台Buffer类，用来管理二进制数据。

简单定义

最简单的Buffer类，通常结构如下：

其中，pBuf指向二进制数据的开始地址，nSize为二进制数据的字节数，如图1-6所示。在开源Web服务器Nginx中，字符串就是这样定义的[11]。

然而上述定义存在很多问题，比如，如何控制内存分配与释放，如何让多个线程安全地共享，如何在函数与线程间高效地传递，减少复制次数。

Buffer作为传输通信中最常用的对象，我们需要为其实现更多的易用特性。

·极小栈消耗。

·内存自动回收。

·跨线程安全传递。

·写时复制（Copy-on-Write）。

·十六进制表示。

·Base64转换。

内存布局

本书提供的Buffer实现，采用如图1-7所示的内存布局。对比图1-6的简单定义，新的内存布局有如下特点。

（1）栈区只使用了一个指向堆区的指针，这使得占用栈空间的代价极小。

（2）栈指针指向堆区Buffer的起始地址，这使得可以随时访问Buffer的内容。

（3）在堆区Buffer前面，还有两个成员：nRefCount用来维护Buffer的引用计数；nSize用来表示Buffer的大小。

为了方便读取Buffer之前的数据，我们定义了如下结构：

引用计数

引用计数可以有效地记录对象自身被线程持有的情况。

（1）当Buffer初始化时，其引用计数为1。

（2）当需要读取访问或复制构造Buffer时，无须复制Buffer的内容。我们仅需新增一个指向堆区的栈指针，并且让Buffer的引用计数加1。这里的栈指针，可能来自同一个线程的栈，也可能来自不同线程的栈。

（3）当不再需要访问Buffer时，将其引用计数减1。

（4）当引用计数减到0时，对象不再被任何线程持有，可安全地销毁[12]堆区Buffer。

（5）当需要修改Buffer时，根据引用计数的情况，决定是否需要写时复制。

由于涉及多个线程之间的共享操作，引用计数必须用原子变量来实现。

在Common文件夹下，有一个DAtomic.h文件，提供了对C++11＜atomic＞的类型封装。

写时复制

当引用计数为1时，我们可以正常地随意读写Buffer内的所有数据。

但当引用计数大于1时，如要修改Buffer的内容，我们就需要对其数据进行复制。这样各个线程仍可以像自己独占Buffer一样，访问各自的Buffer数据，使读写互不影响。

使用memcpy函数将自身的Buffer内容复制到新的Buffer中，由于该函数在不同平台下原型不同，我们使用DXP类对其进行了封装。

新分配的Buffer，其引用计数为1，原有的Buffer引用计数会减1。

更多Buffer的函数，可参看示例工程的DBuffer类。