私がやりたいのは、一種の「パイプ」(プロセス間のパイプのようなもの) を作成することですが、同じプログラム内の c++ iostream 間です。入力ストリームを引数として必要とする関数がありますが、データは出力ストリームから取得されています。std::ostreama の出力を aの入力にパイプする標準的な方法はありstd::istreamますか?
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std::streambuf出力が 1 つのバッファーに送られstd::overflow()、バッファーがいっぱいになるとブロックされるを作成できます。もう一方の端にはunderflow()、バッファが空になるとブロックする入力バッファがあります。明らかに、読み取りと書き込みは 2 つの異なるスレッドになります。
難しい問題は、2 つのバッファーを同期する方法です。ストリームは、バッファーへのアクセス中に同期操作を使用しません。いずれかの仮想関数が呼び出されたときにのみ、操作をインターセプトして同期を処理できます。一方、バッファを使用しないことはかなり非効率的です。この問題に対処する方法は、比較的小さな出力バッファー (たとえば 256秒)を使用し、入力バッファーへの文字の転送にこの関数を使用するようにcharオーバーライドすることです。sync()はstreambuf、同期にミューテックスを使用し、条件変数を使用して、出力で入力バッファーがいっぱいになったときにブロックし、入力で入力バッファーが空のときにブロックします。クリーン シャットダウンをサポートするには、これ以上入力が来ないことを示すフラグを設定する関数も必要であり、それ以降のすべての出力操作は失敗します。
実際の実装を作成すると、2 つのバッファーでは不十分であることが明らかになります。入力バッファーと出力バッファーにアクセスするスレッドは、それぞれ他のバッファーがブロックされているときにアクティブになる場合があります。したがって、第 3 の中間バッファが必要です。上記の計画にこの小さな変更を加えたコードを以下に示します (小さなバッファーを使用して、実際のオーバーフローとアンダーフローが存在することを確認します。実際に使用するには、少なくとも入力バッファーを大きくする必要があります)。
// threadbuf.cpp -*-C++-*-
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// ----------------------------------------------------------------------------
#include <algorithm>
#include <condition_variable>
#include <iostream>
#include <mutex>
#include <stdexcept>
#include <streambuf>
#include <string>
#include <thread>
// ----------------------------------------------------------------------------
class threadbuf
: public std::streambuf
{
private:
typedef std::streambuf::traits_type traits_type;
typedef std::string::size_type string_size_t;
std::mutex d_mutex;
std::condition_variable d_condition;
std::string d_out;
std::string d_in;
std::string d_tmp;
char* d_current;
bool d_closed;
public:
threadbuf(string_size_t out_size = 16, string_size_t in_size = 64)
: d_out(std::max(string_size_t(1), out_size), ' ')
, d_in(std::max(string_size_t(1), in_size), ' ')
, d_tmp(std::max(string_size_t(1), in_size), ' ')
, d_current(&this->d_tmp[0])
, d_closed(false)
{
this->setp(&this->d_out[0], &this->d_out[0] + this->d_out.size() - 1);
this->setg(&this->d_in[0], &this->d_in[0], &this->d_in[0]);
}
void close()
{
{
std::unique_lock<std::mutex> lock(this->d_mutex);
this->d_closed = true;
while (this->pbase() != this->pptr()) {
this->internal_sync(lock);
}
}
this->d_condition.notify_all();
}
private:
int_type underflow()
{
if (this->gptr() == this->egptr())
{
std::unique_lock<std::mutex> lock(this->d_mutex);
while (&this->d_tmp[0] == this->d_current && !this->d_closed) {
this->d_condition.wait(lock);
}
if (&this->d_tmp[0] != this->d_current) {
std::streamsize size(this->d_current - &this->d_tmp[0]);
traits_type::copy(this->eback(), &this->d_tmp[0],
this->d_current - &this->d_tmp[0]);
this->setg(this->eback(), this->eback(), this->eback() + size);
this->d_current = &this->d_tmp[0];
this->d_condition.notify_one();
}
}
return this->gptr() == this->egptr()
? traits_type::eof()
: traits_type::to_int_type(*this->gptr());
}
int_type overflow(int_type c)
{
std::unique_lock<std::mutex> lock(this->d_mutex);
if (!traits_type::eq_int_type(c, traits_type::eof())) {
*this->pptr() = traits_type::to_char_type(c);
this->pbump(1);
}
return this->internal_sync(lock)
? traits_type::eof()
: traits_type::not_eof(c);
}
int sync()
{
std::unique_lock<std::mutex> lock(this->d_mutex);
return this->internal_sync(lock);
}
int internal_sync(std::unique_lock<std::mutex>& lock)
{
char* end(&this->d_tmp[0] + this->d_tmp.size());
while (this->d_current == end && !this->d_closed) {
this->d_condition.wait(lock);
}
if (this->d_current != end)
{
std::streamsize size(std::min(end - d_current,
this->pptr() - this->pbase()));
traits_type::copy(d_current, this->pbase(), size);
this->d_current += size;
std::streamsize remain((this->pptr() - this->pbase()) - size);
traits_type::move(this->pbase(), this->pptr(), remain);
this->setp(this->pbase(), this->epptr());
this->pbump(remain);
this->d_condition.notify_one();
return 0;
}
return traits_type::eof();
}
};
// ----------------------------------------------------------------------------
static void writer(std::ostream& out)
{
for (std::string line; std::getline(std::cin, line); )
{
out << "writer: '" << line << "'\n";
}
}
// ----------------------------------------------------------------------------
static void reader(std::istream& in)
{
for (std::string line; std::getline(in, line); )
{
std::cout << "reader: '" << line << "'\n";
}
}
// ----------------------------------------------------------------------------
int main()
{
try
{
threadbuf sbuf;
std::ostream out(&sbuf);
std::istream in(&sbuf);
std::thread write(&::writer, std::ref(out));
std::thread read(&::reader, std::ref(in));
write.join();
sbuf.close();
read.join();
}
catch (std::exception const& ex)
{
std::cerr << "ERROR: " << ex.what() << "\n";
}
}
于 2012-09-13T19:19:13.180 に答える