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1.4.C++项目：仿muduo库实现并发服务器之buffer模块的设计

news 2025/7/28 9:47:54

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;
}