C++的I/O（vc版）（五）

 具体的缓冲类有filebuf，stringbuf，由于filebuf的大部分工作都转交给了C流，不好分析，所以重点分析的还是stringbuf。

 对于stringstream，我们最常用的语句就是：

string s="1.2 5.6 7 7 ";istringstream is(s);float f; is >> f;

上述语句，给出了stringbuf的基本形式：以string初始化；

首先，假设我们已经都了解了stringstream的基本用法：ostringstream：向string中写数据；istringstream：从string中读取数据；

首先我们来说明一下stringbuf中的六个指针：其实在basic_stingbuf<>中，input和output共用缓冲区，且read操作的字符永远包含在write操作的字符之内，即先write后read：

这六个指针明确了，大部分问题就解决了。

首先看一下数据成员：

typedef basic_stringbuf<_Elem,_Traits,_Alloc> _Myt;typedef _Alloc allocator_type;typedef basic_streambuf<_Elem,_Traits> _Mysb;typedef basic_string<_Elem,_Traits,_Alloc> _Mystr;typedef typename _Traits::int_type int_type;typedef typename _Traits::pos_type pos_type;typedef typename _Traits::off_type off_type;_Elem* _seekhigh;_Strstate _mystate;//stream stateallocator_type _alloc;

对于流缓冲类需要知道一些状态信息，来决定basic_stringbuf<>的行为，具体的状态信息如下：

enum{//constants for bits in stream state_Allocated=1,//set if character array storage has been allocated_Constant=2,//set if character array nonmutable_Noread=4,//set if character array cannot be read_Append=8,//set if all writes are qppends_Atend=16};//set if initial writes are appendstypedef int _Strstate; _Strstate _Getstate(ios_base::openmode _mode)    {//convert open mode to stream state bits        _Strstate _state=(_Strstate)0;        if(!(_mode &ios_base::in))            _state|=_Noread;        if(!(_mode&ios_base::out))            _state|=_Constant;        if(_mdoe&ios_base::app)            _state|=_Append;        if(_mode&ios_base::ate)            _state|=_Atend;        return (_state);    }

其中_Getstate（）用来将openmode的信息，转化成自己所需要的状态信息。

初始化过程：

explicit basic_stringbuf(ios_base::openmode _mode=ios_base::in|ios_base::out){_Init(0,0,_Getstate(_mode));}explicit basic_stringbuf(const _Mystr& _str,ios_base::openmode _mode=ios_base::in|ios_base::out){_Init(_str.c_str(),_str.size(),_Getstate(_mode));}void _Init(const _Elem* _ptr,size_t _count,_Strstate _state){//initialize buffer to[_ptr,_ptr+_count),set state_seekhigh=0;_mystate=_state;if(_count!=0 &&(_mystate&(_Noread|_Constant))!=(_Noread|_Constant)){//buffer that be read or writer_Elem* _pnew=_alloc.allocate(_count);_Traits::copy(_pnew,_ptr,_count);_seekhigh=_pnew+_count;if(!(_mystate &_Noread))_Mysb::setg(_pnew,_pnew,_pnew+_count);//set up read bufferif(!(_mystate &_Constant)){//set up writer buffer，是追加模式还是重置模式                                 _Mysb::setp(_pnew,(_mystate&_Atend)?_pnew+_count:_pnew,_pnew+_count);if(_Mysb::gptr()==0)_Mysb::setg(_pnew,0,_pnew);}_mystate|=_Allocate;}}

其中的主要工作转交给了_init函数，首先复制ptr指向的数组的内容，然后此函数根据状态信息初始化六个指针；

然后是stringstream中特有的两个函数str（）和str（newstr），str（）用来返回流中的内容，如果流既可以读也可以写，返回所有而不只是input缓冲区中的，如果这可以读，则返回input区中的内容，具体实现参见下述代码，而str（newstr）用来将流中的数据重置为newstr；

_Mystr str() const{//return string copy of character arrayif(!(_mystate&_Constant)&&_Mysb::pptr()!=0){//writable,make string from write buffer_Mystr _str(_Mysb::pbase(),(_seekhigh<_Mysb::pptr()?_Mysb::pptr() :_seekhigh)-_Mysb::pbase());return (_str);}else if(!(_mystate& _Noread) &&_Myssb::gptr()!=0){//readable.make string from read buffer_Mystr _str(_Mysb::eback(),_Mysb::egptr()-_Mysb::eback());return (_str);}else{_Mystr _nul;return (_nul);}}void str(const _Mystr& _newstr){_Tidy();_Init(_newstr.c_str(),_newstr.size(),_mystate);}

下面进入正题，正如我们上一篇文章中讨论的那样，一个流的具体实现的关键环节在于那几个关键的虚函数，overflow，underflow，uflow，pbackfail，seekpos，seekoff：

virtual int_type overflow(int_type _meta=_Traits::eof()){if(_mystate &_Append &&_Mysb::pptr()!=0 &&_Mysb::pptr()<_seekhigh)_Mysb::setp(_Mysb::pbase(),_seekhigh,_mystate);if(_Traits::eq_int_type(_Traits::eof(),_meta))return (_Traits::not_eof(_meta));//EOF return success codeelse if(_Mysb::pptr()!=0 &&_Mysb::pptr()<_Mysb::epptr()){*_Mysb::_Pninc=_Traits::to_char_type(_meta);return (_meta);}else if(_mystate &_Constant)return (_Traits::eof());//array cannot write,failelse{//grow buffer and storesize_t _oldsize=_mysb::pptr()==0?0:_Mysb::epptr()-_Mysb::eback();size_t _newsize=_oldsize;size_t _inc=_newsize/2<_MINSIZE?_MINSIZE:_newsize/2;//grow by 0.5 _MINSIZE=32while(0<_inc &&INT_MAX-_inc<_newsize)_inc/=2;if(_inc==0)return(_Traits::eof());//buffer cannot grow,增长的极限_newsize+=_inc;//上述代码确定增长的大小//分配空间_Elem* _newptr=_alloc.allocate(_newsize);_Elem* _oldptr=_Mysb::eback();//先将原来的数据复制进新的缓冲区if(0<_oldsize)_Traits::copy(_newptr,_oldptr,_oldsize);//如果原来的缓冲区大小为0，根据状态信息设置指针位置if(_oldsize==0){//first growth,set up pointer_seekhigh=_newptr;_Mysb::setp(_newptr,_newptr+_newsize);if(_mystate &_Noread)_Mysb::setg(_newptr,0,_newptr);else_Mysb::setg(_newptr,_newptr,_newptr+1);}else{//一般情况下的指针位置设置_seekhigh=_newptr+(_seekhigh-_oldptr);_Mysb::setp(_newptr+(_Mysb::pbase()-_oldptr),_newptr + (_Mysb::pptr() - _oldptr),_newptr + _newsize);if(_mystate &_Noread)_Mysb::setg(_newptr,0,_newptr);else_Mysb::setg(_newptr,_newptr+(_Mysb::gptr()-_oldptr),_Mysb::pptr()+1);}//如果我们以前的内存是通过分配器分的，那么就再通过它删除，同时，这次的内存一定是分配器分的，所以//设置状态if(_mystate &_Allocated)_alloc.deallocate(_oldptr,_oldsize);_mystate|=_Allocated;//写入字符*_Mysb::_Pninc()=_Traits::to_char_type(_meta);return(_meta);}}

上述代码给出了overflow的实现，也就是当write缓冲区已满，我们应该怎么做？这里的实现是使缓冲区增长为原来的1.5倍。具体的代码

对于underflow和uflow：

virtual int_type underflow(){//不能读取得情况下，读取失败if(_Mysb::gptr()==0)return (_Traits::eof());//正常情况下，正常读取else if (_Mysb::gptr()<_Mysb::egptr())return(_Traits::to_int_type(*_Mysb::gptr()));//不能读取情况有下述几种情况：else if(_mystate & _Noread || _Mysb::pptr() == 0|| _Mysb::pptr() <= _Mysb::gptr()&& _seekhigh <= _Mysb::gptr())return (_Traits::eof());// can't read, failelse{//extend read buffer into written area//这才是underflow的菜，如果发现read区的结尾指针小于write区，那么把结尾指针移动write区的pptr（）if(_seekhigh<_Mysb::pptr())_seekhigh=_Mysb::pptr();_Mysb::setg(_Mysb::eback(),_Mysb::gptr(),_seekhigh);return (_Traits::to_int_type(*_Mysb::gptr()));}}

下面是pbackfail：

virtual int_type pbackfail(int_type _meta=_Traits::eof()){//put an element back to streamif (_Mysb::gptr() == 0|| _Mysb::gptr() <= _Mysb::eback()|| !_Traits::eq_int_type(_Traits::eof(), _meta)&& !_Traits::eq(_Traits::to_char_type(_meta), _Mysb::gptr()[-1])&& _mystate & _Constant)return (_Traits::eof());//failelse{_Mysb::gbump(-1);if(!_Traits::eq_int_type(_Traits::eof(),_meta))*_Mysb::gptr()=_Traits::to_char_type(_mate);return (_Traits::not_eof(_meta));}}

最后是seekoff和seekpos，由于在stringbuf中两者的相似性，下面仅附seekoff的代码：

virtual pos_type seekoff(off_type _off,ios_base::seekdir _way,ios_base::openmode _mode=ios_base::in | ios_base::out){//首先更新_seekhighif(_Mysb::pptr()!=0 &&_seekhigh<_Mysb::pptr())_seekhigh=_Mysb::pptr();//update seekhigh//调整read区if(_mode&ios_base::in && _Mysb::gptr()!=0){//position within read bufferif(_way==ios_base::end)_off+=(off_type)(_Mysb::gptr()-_Mysb::eback());else if (_way == ios_base::cur&& (_mode & ios_base::out) == 0)_off += (off_type)(_Mysb::gptr() - _Mysb::eback());else if (_way != ios_base::beg)_off = _BADOFF;if (0 <= _off && _off <= _seekhigh - _Mysb::eback()){// change read position_Mysb::gbump((int)(_Mysb::eback() - _Mysb::gptr() + _off));if (_mode & ios_base::out && _Mysb::pptr() != 0)_Mysb::setp(_Mysb::pbase(), _Mysb::gptr(),_Mysb::epptr());// change write position to match}else_off = _BADOFF;}//调整write区else if (_mode & ios_base::out && _Mysb::pptr() != 0){// position within write bufferif (_way == ios_base::end)_off += (off_type)(_seekhigh - _Mysb::eback());else if (_way == ios_base::cur)_off += (off_type)(_Mysb::pptr() - _Mysb::eback());else if (_way != ios_base::beg)_off = _BADOFF;if (0 <= _off && _off <= _seekhigh - _Mysb::eback())_Mysb::pbump((int)(_Mysb::eback()- _Mysb::pptr() + _off));// change write positionelse_off = _BADOFF;}else if (_off != 0)_off = _BADOFF;// neither read nor write buffer selected, failreturn (pos_type(_off));}//seekpos 就不写了

至此，basic_stringbuf<>的关键部分就完成了。

对于针对是istringstream还是ostreamstring所用的缓冲区，对basic_stringbuf的openmode传递不同的参数即可。