[时间：2017-10] [状态：Open]
[关键词：ffmpeg，avutil，avbuffer, 引用计数]
0 引言
AVBuffer是ffmpeg提供的基于引用计数的智能指针的一个实现版本。
FFmpeg中很多结构体是基于AVBuffer实现的，比如AVFrame、AVPacket。
AVBuffer实现
主要实现文件位于libavutil中的buffer.h、buffer_internal.h、buffer.c三个文件中。其中最主要的是两个结构体AVBufferRef和AVBuffer。其实AVBufferRef作为AVBuffer的wrapper，也只能通过其访问AVBuffer内部的结构，这样才能保证引用计数可以正常工作。
先看看AVBuffer的定义：
struct AVBuffer {
uint8_t *data; /**< data described by this buffer */
int size; /**< 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;
};
AVBufferRef定义如下：
typedef struct AVBufferRef {
AVBuffer *buffer;
uint8_t *data;
int size;
} AVBufferRef;
avutil中主要提供了以下几个创建AVBuffer的接口：
AVBufferRef *av_buffer_alloc(int size);
AVBufferRef *av_buffer_allocz(int size);
AVBufferRef *av_buffer_create(uint8_t *data, int size,
void (*free)(void *opaque, uint8_t *data),
void *opaque, int flags);
int av_buffer_realloc(AVBufferRef **buf, int size);
1 创建AVBuffer
主要逻辑位于av_buffer_create中，其他接口都是调用该接口实现的。先看看其他几个函数的实现代码：
AVBufferRef *av_buffer_alloc(int size)
{
AVBufferRef *ret = NULL;
uint8_t *data = NULL;
// 这里创建内存区域的指针
data = av_malloc(size);
if (!data)
return NULL;
// 这里创建AVBuffer对象
ret = av_buffer_create(data, size, av_buffer_default_free, NULL, 0);
if (!ret)
av_freep(&data);
return ret;
}
AVBufferRef *av_buffer_allocz(int size)
{
AVBufferRef *ret = av_buffer_alloc(size);
if (!ret)
return NULL;
// 相比av_buffer_alloc添加了重置内存的操作
memset(ret->data, 0, size);
return ret;
}
int av_buffer_realloc(AVBufferRef **pbuf, int size)
{
AVBufferRef *buf = *pbuf;
uint8_t *tmp;
// 如果未分配内存，则分配一个
if (!buf) {
/* allocate a new buffer with av_realloc(), so it will be reallocatable
* later */
uint8_t *data = av_realloc(NULL, size);
if (!data)
return AVERROR(ENOMEM);
buf = av_buffer_create(data, size, av_buffer_default_free, NULL, 0);
if (!buf) {
av_freep(&data);
return AVERROR(ENOMEM);
}
buf->buffer->flags |= BUFFER_FLAG_REALLOCATABLE;
*pbuf = buf;
return 0;
} else if (buf->size == size)// 长度够用，不用重新分配
return 0;
// 需要重新分配，检查下内存实际情况
if (!(buf->buffer->flags & BUFFER_FLAG_REALLOCATABLE) ||
!av_buffer_is_writable(buf) || buf->data != buf->buffer->data) {
/* cannot realloc, allocate a new reallocable buffer and copy data */
AVBufferRef *new = NULL;
av_buffer_realloc(&new, size);
if (!new)
return AVERROR(ENOMEM);
memcpy(new->data, buf->data, FFMIN(size, buf->size));
buffer_replace(pbuf, &new);
return 0;
}
tmp = av_realloc(buf->buffer->data, size);
if (!tmp)
return AVERROR(ENOMEM);
buf->buffer->data = buf->data = tmp;
buf->buffer->size = buf->size = size;
return 0;
}
下面是最主要的逻辑，关于av_buffer_create实现。
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;
// 创建AVBuffer，并初始化之
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;
// ffmpeg提供的原子初始化函数
atomic_init(&buf->refcount, 1);
if (flags & AV_BUFFER_FLAG_READONLY)
buf->flags |= BUFFER_FLAG_READONLY;
// 创建AVBufferRef的内存区域，并初始化
ref = av_mallocz(sizeof(*ref));
if (!ref) {
av_freep(&buf);
return NULL;
}
ref->buffer = buf;
ref->data = data;
ref->size = size;
return ref;
}
这里提供了一个默认的内存区域释放函数，实际上就是调用av_free，如下：
void av_buffer_default_free(void *opaque, uint8_t *data)
{
av_free(data);
}
其他主要的函数就是访问AVBuffer的一些成员和添加、删除引用计数。
AVBufferRef *av_buffer_ref(AVBufferRef *buf)
{
AVBufferRef *ret = av_mallocz(sizeof(*ret));
if (!ret)
return NULL;
*ret = *buf;
// 引用计数+1
atomic_fetch_add_explicit(&buf->buffer->refcount, 1, memory_order_relaxed);
return ret;
}
static void buffer_replace(AVBufferRef **dst, AVBufferRef **src)
{
AVBuffer *b;
b = (*dst)->buffer;
if (src) {
**dst = **src;
av_freep(src);
} else
av_freep(dst);
// 引用计数-1，如果是最后一个引用计数，则释放内存区域
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;
// 引用计数和NULL交换
buffer_replace(buf, NULL);
}
int av_buffer_get_ref_count(const AVBufferRef *buf)
{
// 获取AVBuffer的引用计数
return atomic_load(&buf->buffer->refcount);
}
整体来说实现相对简单，主要依赖ffmpeg中所提供的诸多原子操作机制。AVBuffer的基本用法代码如下：
AVBufferRef * br = av_buffer_alloc(100);
printf("ref count %d\n", av_buffer_get_ref_count(br));
av_buffer_ref(br);
printf("ref count %d\n", av_buffer_get_ref_count(br));
av_buffer_unref(br);
printf("ref count %d\n", av_buffer_get_ref_count(br));
av_buffer_unref(br);
printf("ref count %d\n", av_buffer_get_ref_count(br));
2 小结
ffmpeg中的AVBuffer实现逻辑较简单，其核心就是一个代理模式的实现。你可以绕过ffmpeg提供的接口直接访问内存指针，但是这样就无法做到安全的访问控制。