ucx/cx/buffer.h

   1 /*
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  27  */
  28
  29 /**
  30  * \file buffer.h
  31  *
  32  * \brief Advanced buffer implementation.
  33  *
  34  * Instances of CxBuffer can be used to read from or to write to like one
  35  * would do with a stream.
  36  *
  37  * Some features for convenient use of the buffer
  38  * can be enabled. See the documentation of the macro constants for more
  39  * information.
  40  *
  41  * \author Mike Becker
  42  * \author Olaf Wintermann
  43  * \version 3.0
  44  * \copyright 2-Clause BSD License
  45  */
  46
  47 #ifndef UCX_BUFFER_H
  48 #define UCX_BUFFER_H
  49
  50 #include "common.h"
  51 #include "allocator.h"
  52
  53 #ifdef    __cplusplus
  54 extern "C" {
  55 #endif
  56
  57 /**
  58  * No buffer features enabled (all flags cleared).
  59  */
  60 #define CX_BUFFER_DEFAULT 0x00
  61
  62 /**
  63  * If this flag is enabled, the buffer will automatically free its contents when destroyed.
  64  */
  65 #define CX_BUFFER_FREE_CONTENTS 0x01
  66
  67 /**
  68  * If this flag is enabled, the buffer will automatically extends its capacity.
  69  */
  70 #define CX_BUFFER_AUTO_EXTEND 0x02
  71
  72 /** Structure for the UCX buffer data. */
  73 typedef struct {
  74     /** A pointer to the buffer contents. */
  75     union {
  76         /**
  77          * Data is interpreted as text.
  78          */
  79         char *space;
  80         /**
  81          * Data is interpreted as binary.
  82          */
  83         unsigned char *bytes;
  84     };
  85     /** The allocator to use for automatic memory management. */
  86     CxAllocator const *allocator;
  87     /** Current position of the buffer. */
  88     size_t pos;
  89     /** Current capacity (i.e. maximum size) of the buffer. */
  90     size_t capacity;
  91     /** Current size of the buffer content. */
  92     size_t size;
  93     /**
  94      * The buffer may not extend beyond this threshold before starting to flush.
  95      * Default is \c SIZE_MAX (flushing disabled when auto extension is enabled).
  96      */
  97     size_t flush_threshold;
  98     /**
  99      * The block size for the elements to flush.
 100      * Default is 4096 bytes.
 101      */
 102     size_t flush_blksize;
 103     /**
 104      * The maximum number of blocks to flush in one cycle.
 105      * Zero disables flushing entirely (this is the default).
 106      * Set this to \c SIZE_MAX to flush the entire buffer.
 107      *
 108      * @attention if the maximum number of blocks multiplied with the block size
 109      * is smaller than the expected contents written to this buffer within one write
 110      * operation, multiple flush cycles are performed after that write.
 111      * That means the total number of blocks flushed after one write to this buffer may
 112      * be larger than \c flush_blkmax.
 113      */
 114     size_t flush_blkmax;
 115
 116     /**
 117      * The write function used for flushing.
 118      * If NULL, the flushed content gets discarded.
 119      */
 120     cx_write_func flush_func;
 121
 122     /**
 123      * The target for \c flush_func.
 124      */
 125     void *flush_target;
 126
 127     /**
 128      * Flag register for buffer features.
 129      * @see #CX_BUFFER_DEFAULT
 130      * @see #CX_BUFFER_FREE_CONTENTS
 131      * @see #CX_BUFFER_AUTO_EXTEND
 132      */
 133     int flags;
 134 } cx_buffer_s;
 135
 136 /**
 137  * UCX buffer.
 138  */
 139 typedef cx_buffer_s CxBuffer;
 140
 141 /**
 142  * Initializes a fresh buffer.
 143  *
 144  * \note You may provide \c NULL as argument for \p space.
 145  * Then this function will allocate the space and enforce
 146  * the #CX_BUFFER_FREE_CONTENTS flag.
 147  *
 148  * @param buffer the buffer to initialize
 149  * @param space pointer to the memory area, or \c NULL to allocate
 150  * new memory
 151  * @param capacity the capacity of the buffer
 152  * @param allocator the allocator this buffer shall use for automatic
 153  * memory management. If \c NULL, the default heap allocator will be used.
 154  * @param flags buffer features (see cx_buffer_s.flags)
 155  * @return zero on success, non-zero if a required allocation failed
 156  */
 157 __attribute__((__nonnull__(1)))
 158 int cxBufferInit(
 159         CxBuffer *buffer,
 160         void *space,
 161         size_t capacity,
 162         CxAllocator const *allocator,
 163         int flags
 164 );
 165
 166 /**
 167  * Allocates and initializes a fresh buffer.
 168  *
 169  * \note You may provide \c NULL as argument for \p space.
 170  * Then this function will allocate the space and enforce
 171  * the #CX_BUFFER_FREE_CONTENTS flag.
 172  *
 173  * @param space pointer to the memory area, or \c NULL to allocate
 174  * new memory
 175  * @param capacity the capacity of the buffer
 176  * @param allocator the allocator to use for allocating the structure and the automatic
 177  * memory management within the buffer. If \c NULL, the default heap allocator will be used.
 178  * @param flags buffer features (see cx_buffer_s.flags)
 179  * @return a pointer to the buffer on success, \c NULL if a required allocation failed
 180  */
 181 CxBuffer *cxBufferCreate(
 182         void *space,
 183         size_t capacity,
 184         CxAllocator const *allocator,
 185         int flags
 186 );
 187
 188 /**
 189  * Destroys the buffer contents.
 190  *
 191  * Has no effect if the #CX_BUFFER_FREE_CONTENTS feature is not enabled.
 192  * If you want to free the memory of the entire buffer, use cxBufferFree().
 193  *
 194  * @param buffer the buffer which contents shall be destroyed
 195  * @see cxBufferInit()
 196  */
 197 __attribute__((__nonnull__))
 198 void cxBufferDestroy(CxBuffer *buffer);
 199
 200 /**
 201  * Deallocates the buffer.
 202  *
 203  * If the #CX_BUFFER_FREE_CONTENTS feature is enabled, this function also destroys
 204  * the contents. If you \em only want to destroy the contents, use cxBufferDestroy().
 205  *
 206  * @param buffer the buffer to deallocate
 207  * @see cxBufferCreate()
 208  */
 209 __attribute__((__nonnull__))
 210 void cxBufferFree(CxBuffer *buffer);
 211
 212 /**
 213  * Shifts the contents of the buffer by the given offset.
 214  *
 215  * If the offset is positive, the contents are shifted to the right.
 216  * If auto extension is enabled, the buffer grows, if necessary.
 217  * In case the auto extension fails, this function returns a non-zero value and
 218  * no contents are changed.
 219  * If auto extension is disabled, the contents that do not fit into the buffer
 220  * are discarded.
 221  *
 222  * If the offset is negative, the contents are shifted to the left where the
 223  * first \p shift bytes are discarded.
 224  * The new size of the buffer is the old size minus the absolute shift value.
 225  * If this value is larger than the buffer size, the buffer is emptied (but
 226  * not cleared, see the security note below).
 227  *
 228  * The buffer position gets shifted alongside with the content but is kept
 229  * within the boundaries of the buffer.
 230  *
 231  * \note For situations where \c off_t is not large enough, there are specialized cxBufferShiftLeft() and
 232  * cxBufferShiftRight() functions using a \c size_t as parameter type.
 233  *
 234  * \attention
 235  * Security Note: The shifting operation does \em not erase the previously occupied memory cells.
 236  * But you can easily do that manually, e.g. by calling
 237  * <code>memset(buffer->bytes, 0, shift)</code> for a right shift or
 238  * <code>memset(buffer->bytes + buffer->size, 0, buffer->capacity - buffer->size)</code>
 239  * for a left shift.
 240  *
 241  * @param buffer the buffer
 242  * @param shift the shift offset (negative means left shift)
 243  * @return 0 on success, non-zero if a required auto-extension fails
 244  */
 245 __attribute__((__nonnull__))
 246 int cxBufferShift(
 247         CxBuffer *buffer,
 248         off_t shift
 249 );
 250
 251 /**
 252  * Shifts the buffer to the right.
 253  * See cxBufferShift() for details.
 254  *
 255  * @param buffer the buffer
 256  * @param shift the shift offset
 257  * @return 0 on success, non-zero if a required auto-extension fails
 258  * @see cxBufferShift()
 259  */
 260 __attribute__((__nonnull__))
 261 int cxBufferShiftRight(
 262         CxBuffer *buffer,
 263         size_t shift
 264 );
 265
 266 /**
 267  * Shifts the buffer to the left.
 268  * See cxBufferShift() for details.
 269  *
 270  * \note Since a left shift cannot fail due to memory allocation problems, this
 271  * function always returns zero.
 272  *
 273  * @param buffer the buffer
 274  * @param shift the positive shift offset
 275  * @return always zero
 276  * @see cxBufferShift()
 277  */
 278 __attribute__((__nonnull__))
 279 int cxBufferShiftLeft(
 280         CxBuffer *buffer,
 281         size_t shift
 282 );
 283
 284
 285 /**
 286  * Moves the position of the buffer.
 287  *
 288  * The new position is relative to the \p whence argument.
 289  *
 290  * \li \c SEEK_SET marks the start of the buffer.
 291  * \li \c SEEK_CUR marks the current position.
 292  * \li \c SEEK_END marks the end of the buffer.
 293  *
 294  * With an offset of zero, this function sets the buffer position to zero
 295  * (\c SEEK_SET), the buffer size (\c SEEK_END) or leaves the buffer position
 296  * unchanged (\c SEEK_CUR).
 297  *
 298  * @param buffer the buffer
 299  * @param offset position offset relative to \p whence
 300  * @param whence one of \c SEEK_SET, \c SEEK_CUR or \c SEEK_END
 301  * @return 0 on success, non-zero if the position is invalid
 302  *
 303  */
 304 __attribute__((__nonnull__))
 305 int cxBufferSeek(
 306         CxBuffer *buffer,
 307         off_t offset,
 308         int whence
 309 );
 310
 311 /**
 312  * Clears the buffer by resetting the position and deleting the data.
 313  *
 314  * The data is deleted by zeroing it with a call to memset().
 315  *
 316  * @param buffer the buffer to be cleared
 317  */
 318 __attribute__((__nonnull__))
 319 void cxBufferClear(CxBuffer *buffer);
 320
 321 /**
 322  * Tests, if the buffer position has exceeded the buffer capacity.
 323  *
 324  * @param buffer the buffer to test
 325  * @return non-zero, if the current buffer position has exceeded the last
 326  * available byte of the buffer.
 327  */
 328 __attribute__((__nonnull__))
 329 int cxBufferEof(CxBuffer const *buffer);
 330
 331
 332 /**
 333  * Ensures that the buffer has a minimum capacity.
 334  *
 335  * If the current capacity is not sufficient, the buffer will be extended.
 336  *
 337  * @param buffer the buffer
 338  * @param capacity the minimum required capacity for this buffer
 339  * @return 0 on success or a non-zero value on failure
 340  */
 341 __attribute__((__nonnull__))
 342 int cxBufferMinimumCapacity(
 343         CxBuffer *buffer,
 344         size_t capacity
 345 );
 346
 347 /**
 348  * Writes data to a CxBuffer.
 349  *
 350  * If flushing is enabled and the buffer needs to flush, the data is flushed to
 351  * the target until the target signals that it cannot take more data by
 352  * returning zero via the respective write function. In that case, the remaining
 353  * data in this buffer is shifted to the beginning of this buffer so that the
 354  * newly available space can be used to append as much data as possible. This
 355  * function only stops writing more elements, when the flush target and this
 356  * buffer are both incapable of taking more data or all data has been written.
 357  * The number returned by this function is the total number of elements that
 358  * could be written during the process. It does not necessarily mean that those
 359  * elements are still in this buffer, because some of them could have also be
 360  * flushed already.
 361  *
 362  * If automatic flushing is not enabled, the position of the buffer is increased
 363  * by the number of bytes written.
 364  *
 365  * \note The signature is compatible with the fwrite() family of functions.
 366  *
 367  * @param ptr a pointer to the memory area containing the bytes to be written
 368  * @param size the length of one element
 369  * @param nitems the element count
 370  * @param buffer the CxBuffer to write to
 371  * @return the total count of elements written
 372  */
 373 __attribute__((__nonnull__))
 374 size_t cxBufferWrite(
 375         void const *ptr,
 376         size_t size,
 377         size_t nitems,
 378         CxBuffer *buffer
 379 );
 380
 381 /**
 382  * Reads data from a CxBuffer.
 383  *
 384  * The position of the buffer is increased by the number of bytes read.
 385  *
 386  * \note The signature is compatible with the fread() family of functions.
 387  *
 388  * @param ptr a pointer to the memory area where to store the read data
 389  * @param size the length of one element
 390  * @param nitems the element count
 391  * @param buffer the CxBuffer to read from
 392  * @return the total number of elements read
 393  */
 394 __attribute__((__nonnull__))
 395 size_t cxBufferRead(
 396         void *ptr,
 397         size_t size,
 398         size_t nitems,
 399         CxBuffer *buffer
 400 );
 401
 402 /**
 403  * Writes a character to a buffer.
 404  *
 405  * The least significant byte of the argument is written to the buffer. If the
 406  * end of the buffer is reached and #CX_BUFFER_AUTO_EXTEND feature is enabled,
 407  * the buffer capacity is extended by cxBufferMinimumCapacity(). If the feature is
 408  * disabled or buffer extension fails, \c EOF is returned.
 409  *
 410  * On successful write, the position of the buffer is increased.
 411  *
 412  * @param buffer the buffer to write to
 413  * @param c the character to write
 414  * @return the byte that has bean written or \c EOF when the end of the stream is
 415  * reached and automatic extension is not enabled or not possible
 416  */
 417 __attribute__((__nonnull__))
 418 int cxBufferPut(
 419         CxBuffer *buffer,
 420         int c
 421 );
 422
 423 /**
 424  * Writes a string to a buffer.
 425  *
 426  * @param buffer the buffer
 427  * @param str the zero-terminated string
 428  * @return the number of bytes written
 429  */
 430 __attribute__((__nonnull__))
 431 size_t cxBufferPutString(
 432         CxBuffer *buffer,
 433         const char *str
 434 );
 435
 436 /**
 437  * Gets a character from a buffer.
 438  *
 439  * The current position of the buffer is increased after a successful read.
 440  *
 441  * @param buffer the buffer to read from
 442  * @return the character or \c EOF, if the end of the buffer is reached
 443  */
 444 __attribute__((__nonnull__))
 445 int cxBufferGet(CxBuffer *buffer);
 446
 447 #ifdef __cplusplus
 448 }
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