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、同じプログラム内の C++ iostream 間で作成することです。引数として入力ストリームを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来ています。では、 a の出力をstd::ostreama の入力にパイプする標準的な方法はあるのでしょうかstd::istream?
ベストアンサー1
std::streambuf出力が 1 つのバッファに送られ、バッファがいっぱいになるとブロックされるような を作成できますstd::overflow()。もう一方の端には、バッファが空になるとブロックされる入力バッファがありますunderflow()。明らかに、読み取りと書き込みは 2 つの異なるスレッドで行われます。
難しいのは、2 つのバッファーを同期する方法です。ストリームは、バッファーにアクセスする際に同期操作を使用しません。仮想関数のいずれかが呼び出された場合のみ、操作をインターセプトして同期を処理できます。一方、バッファーを使用しないと、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 (例: 256char秒) を使用し、sync()この関数をオーバーライドして、文字を入力バッファーに転送することです。streambuf同期にはミューテックスを使用し、出力時に入力バッファーがいっぱいになり、入力時に入力バッファーが空になるとブロックする条件変数を使用します。クリーン シャットダウンをサポートするには、これ以上の入力がなく、それ以降の出力操作はすべて失敗するというフラグを設定する関数も必要です。
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わかります。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、それぞれの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可能性があります。したがって、3 番目の中間バッファーが必要になります。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 (実際のオーバーフローとアンダーフローを確実にするために、小さなバッファーを使用します。実際の使用では、少なくとも入力バッファーはおそらくもっと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";
}
}