FFmpeg資料結構AVBuffer
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AVBuffer是FFmpeg中很常用的一種緩衝區，緩衝區使用引用計數(reference-counted)機制。
AVBufferRef則對AVBuffer緩衝區提供了一層封裝，最主要的是作引用計數處理，實現了一種安全機制。使用者不應直接訪問AVBuffer，應通過AVBufferRef來訪問AVBuffer，以保證安全。
FFmpeg中很多基礎的資料結構都包含了AVBufferRef成員，來間接使用AVBuffer緩衝區。
本文使用的FFmpeg版本號為FFmpeg 4.1。
AVBuffer和AVBufferRef結構體定義及操作函式位於libavutil中的buffer.h、buffer_internal.h、buffer.c三個檔案中。需要關注的要點是AVBufferRef和AVBuffer的關係 以及緩衝區引用計數的概念 。
1. 資料結構定義
1.1 struct AVBuffer
struct AVBuffer定義於“libavutil/buffer_internal.h”，buffer_internal.h位於FFmpeg工程原始碼中，而FFmpeg提供的開發庫標頭檔案中並無此檔案，因此這是一個內部資料結構，不向使用者開放，使用者不應直接訪問AVBuffer，應通過AVBufferRef來訪問AVBuffer，以保證安全。
struct AVBuffer {
uint8_t *data; /**< data described by this buffer */
intsize; /**< size of data in bytes */
/**
*number of existing AVBufferRef instances referring to this buffer
*/
atomic_uint refcount;
/**
* a callback for freeing the data
*/
void (*free)(void *opaque, uint8_t *data);
/**
* an opaque pointer, to be used by the freeing callback
*/
void *opaque;
/**
* A combination of BUFFER_FLAG_*
*/
int flags;
};
- data: 緩衝區地址
- size: 緩衝區大小
- refcount: 引用計數值
- free: 用於釋放緩衝區記憶體的回撥函式
- opaque: 提供給free回撥函式的引數
- flags: 緩衝區標誌
1.2 struct AVBufferRef
struct AVBufferRef定義於buffer.h中：
/**
* A reference to a data buffer.
*
* The size of this struct is not a part of the public ABI and it is not meant
* to be allocated directly.
*/
typedef struct AVBufferRef {
AVBuffer *buffer;
/**
* The data buffer. It is considered writable if and only if
* this is the only reference to the buffer, in which case
* av_buffer_is_writable() returns 1.
*/
uint8_t *data;
/**
* Size of data in bytes.
*/
intsize;
} AVBufferRef;
- buffer: AVBuffer
- data: 緩衝區地址，實際等於buffer->data
- size: 緩衝區大小，實際等於buffer->size
2. 關鍵函式實現
2.1 av_buffer_alloc()
AVBufferRef *av_buffer_alloc(int size)
{
AVBufferRef *ret = NULL;
uint8_t*data = NULL;
data = av_malloc(size);
if (!data)
return NULL;
ret = av_buffer_create(data, size, av_buffer_default_free, NULL, 0);
if (!ret)
av_freep(&data);
return ret;
}
av_buffer_alloc()作了如下處理:
a) 使用av_malloc分配緩衝區
b) 呼叫av_buffer_create()建立AVBuffer AVBufferRef::*buffer
成員，用於管理AVBuffer緩衝區
c) 返回AVBufferRef *
物件
2.2 av_buffer_create()
AVBufferRef *av_buffer_create(uint8_t *data, int size,
void (*free)(void *opaque, uint8_t *data),
void *opaque, int flags)
{
AVBufferRef *ref = NULL;
AVBuffer*buf = NULL;
buf = av_mallocz(sizeof(*buf));
if (!buf)
return NULL;
buf->data= data;
buf->size= size;
buf->free= free ? free : av_buffer_default_free;
buf->opaque= opaque;
atomic_init(&buf->refcount, 1);
if (flags & AV_BUFFER_FLAG_READONLY)
buf->flags |= BUFFER_FLAG_READONLY;
ref = av_mallocz(sizeof(*ref));
if (!ref) {
av_freep(&buf);
return NULL;
}
ref->buffer = buf;
ref->data= data;
ref->size= size;
return ref;
}
av_buffer_create()是一個比較核心的函式，從其實現程式碼很容易看出AVBufferRef和AVBuffer這間的關係。
函式主要功能就是初始化AVBuffer AVBufferRef::*buffer
成員，即為上述清單ref->buffer
各欄位賦值，最終，AVBufferRef *ref
全部構造完畢，將之返回。
其中void (*free)(void *opaque, uint8_t *data)
引數賦值為av_buffer_default_free
，實現如下。其實就是直接呼叫了av_free
回收記憶體。
void av_buffer_default_free(void *opaque, uint8_t *data)
{
av_free(data);
}
2.3 av_buffer_ref()
AVBufferRef *av_buffer_ref(AVBufferRef *buf)
{
AVBufferRef *ret = av_mallocz(sizeof(*ret));
if (!ret)
return NULL;
*ret = *buf;
atomic_fetch_add_explicit(&buf->buffer->refcount, 1, memory_order_relaxed);
return ret;
}
av_buffer_ref()處理如下：
a)*ret = *buf;
一句將buf各成員值賦值給ret中對應成員，buf和ret將共用同一份AVBuffer緩衝區
b)atomic_fetch_add_explicit(...);
一句將AVBuffer緩衝區引用計數加1
注意此處的關鍵點：共用緩衝區(緩衝區不拷貝)，緩衝區引用計數加1
2.4 av_buffer_unref()
static void buffer_replace(AVBufferRef **dst, AVBufferRef **src)
{
AVBuffer *b;
b = (*dst)->buffer;
if (src) {
**dst = **src;
av_freep(src);
} else
av_freep(dst);
if (atomic_fetch_add_explicit(&b->refcount, -1, memory_order_acq_rel) == 1) {
b->free(b->opaque, b->data);
av_freep(&b);
}
}
void av_buffer_unref(AVBufferRef **buf)
{
if (!buf || !*buf)
return;
buffer_replace(buf, NULL);
}
av_buffer_unref()處理如下：
a) 回收AVBufferRef **buf
記憶體
b) 將(*buf)->buffer
(即AVBAVBufferRef的成員AVBuffer)的引用計數減1，若引用計數為0，則通過b->free(b->opaque, b->data);
呼叫回撥函式回收AVBuffer緩衝區記憶體
注意此處的關鍵點：銷燬一個AVBufferRef時，將其AVBuffer緩衝區引用計數減1，若緩衝區引用計數變為0，則將緩衝區也回收 ，這很容易理解，只有當緩衝區不被任何物件引用時，緩衝區才能被銷燬
3. 修改記錄
2018-12-13 V1.0 初稿