TBOX | 一個(gè)用c語言實(shí)現(xiàn)的跨平臺(tái)開發(fā)庫

關(guān)注「嵌入式大雜燴」，選擇「星標(biāo)公眾號(hào)」一起進(jìn)步！

作者 |  ruki

TBOX簡(jiǎn)介

TBOX是一個(gè)用c語言實(shí)現(xiàn)的跨平臺(tái)開發(fā)庫。

針對(duì)各個(gè)平臺(tái)，封裝了統(tǒng)一的接口，簡(jiǎn)化了各類開發(fā)過程中常用操作，使你在開發(fā)過程中，更加關(guān)注實(shí)際應(yīng)用的開發(fā)，而不是把時(shí)間浪費(fèi)在瑣碎的接口兼容性上面，并且充分利用了各個(gè)平臺(tái)獨(dú)有的一些特性進(jìn)行優(yōu)化。

這個(gè)項(xiàng)目的目的，是為了使C開發(fā)更加的簡(jiǎn)單高效。

目前支持的平臺(tái)有: Windows, Macosx, Linux, Android, iOS, *BSD等等。

通過xmake支持各種編譯模式：

• Release: 正式版編譯，禁用調(diào)試信息、斷言，各種檢測(cè)機(jī)制，啟用編譯器優(yōu)化
• Debug: 調(diào)試模式，默認(rèn)啟用詳細(xì)調(diào)試信息、斷言、內(nèi)存越界檢測(cè)、內(nèi)存泄漏、鎖競(jìng)爭(zhēng)分析等檢測(cè)機(jī)制
• Small: 最小化編譯，默認(rèn)禁用所有擴(kuò)展模塊，啟用編譯器最小化優(yōu)化
• Micro: 針對(duì)嵌入式平臺(tái)，僅僅編譯tbox微內(nèi)核，僅提供最基礎(chǔ)的跨平臺(tái)接口，生成庫僅64K左右（內(nèi)置輕量libc接口實(shí)現(xiàn)）

特性

流庫

針對(duì)http、file、socket、data等流數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一接口進(jìn)行讀寫，并且支持: 阻塞、非阻塞、異步 三種讀寫模式。

支持中間增加多層filter流進(jìn)行流過濾，實(shí)現(xiàn)邊讀取，內(nèi)部邊進(jìn)行解壓、編碼轉(zhuǎn)換、加密等操作，極大的減少了內(nèi)存使用。

主要提供以下模塊：

• stream：通用非阻塞流，用于一般的單獨(dú)io處理，同時(shí)支持協(xié)程以實(shí)現(xiàn)異步傳輸。
• transfer：流傳輸器，維護(hù)兩路流的傳輸。
• static_stream：針對(duì)靜態(tài)數(shù)據(jù)buffer優(yōu)化的靜態(tài)流，用于輕量快速的數(shù)據(jù)解析。

協(xié)程庫

• 快速高效的協(xié)程切換支持
• 提供跨平臺(tái)支持，核心切換算法參考boost，并且對(duì)其進(jìn)行重寫和優(yōu)化，目前支持架構(gòu)：x86, x86_64, arm, arm64, mips32
• 提供channel協(xié)程間數(shù)據(jù)通信支持，基于生產(chǎn)、消費(fèi)者模型
• 提供信號(hào)量、協(xié)程鎖支持
• socket、stream都模塊原生支持協(xié)程，并且可在線程和協(xié)程間進(jìn)行無縫切換
• 提供http、file等基于協(xié)程的簡(jiǎn)單服務(wù)器實(shí)例，只需幾百行代碼，就可以從socket開始寫個(gè)高性能io服務(wù)器，代碼邏輯比異步回調(diào)模式更加清晰
• 同時(shí)提供stackfull, stackless兩種協(xié)程模式支持，stackless協(xié)程更加的輕量（每個(gè)協(xié)程只占用幾十個(gè)bytes），切換更快（會(huì)犧牲部分易用性）
• 支持epoll, kqueue, poll, select 和 IOCP
• 在協(xié)程和poller中支持同時(shí)等待和調(diào)度socket，pipe io和process

數(shù)據(jù)庫

• 統(tǒng)一并簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)庫操作接口，適配各種數(shù)據(jù)源，通過統(tǒng)一的url來自動(dòng)連接打開支持的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)的枚舉采用迭代器模型。
• 目前支持sqlite3以及mysql兩種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，也可自定義擴(kuò)展使用其他關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。

xml庫

• 針對(duì)xml提供DOM和SAX兩種解析模式，SAX方式采用外部迭代模式，靈活性和性能更高，并且可以選擇指定路徑，進(jìn)行解析。
• 解析過程完全基于stream，所以是高度流化的，可以實(shí)現(xiàn)邊下載、邊解壓、邊轉(zhuǎn)碼、邊解析一條龍服務(wù)，使用較低的內(nèi)存也可以解析大規(guī)模數(shù)據(jù)。
• 提供xml writer以支持對(duì)xml生成

內(nèi)存庫

• 參考linux內(nèi)核內(nèi)存管理機(jī)制的實(shí)現(xiàn)，并對(duì)其進(jìn)行各種改造和優(yōu)化，所實(shí)現(xiàn)的TBOX獨(dú)有的一整套內(nèi)存池管理架構(gòu)。
• 調(diào)試模式下，可以輕松檢測(cè)并定位內(nèi)存泄露、內(nèi)存越界溢出、內(nèi)存重疊覆蓋等常見內(nèi)存問題，并對(duì)整體內(nèi)存的使用進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和簡(jiǎn)要分析。
• 針對(duì)大塊數(shù)據(jù)、小塊數(shù)據(jù)、字符串?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行了充分的利用，避免了大量外部碎片和內(nèi)部碎片的產(chǎn)生。分配操作進(jìn)行了各種優(yōu)化，96%的情況下，效率都是在O(1)。

容器庫

• 提供哈希、鏈表、數(shù)組、隊(duì)列、堆棧、最小最大堆等常用容器。
• 支持各種常用成員類型，在原有的容器期初上，其成員類型還可以完全自定義擴(kuò)展。
• 所有容器都支持迭代器操作。
• 大部分容器都可以支持基于stream的序列化和反序列化操作。

算法庫

• 提供各種排序算法：冒泡排序、堆排序、快速排序、插入排序。
• 提供各種查找算法：線性遍歷、二分法搜索。
• 提供各種遍歷、刪除、統(tǒng)計(jì)算法。
• 以迭代器為接口，實(shí)現(xiàn)算法和容器的分離，類似stl，但是c實(shí)現(xiàn)的，更加輕量。

網(wǎng)絡(luò)庫

• 實(shí)現(xiàn)http客戶端模塊
• 實(shí)現(xiàn)cookies
• 實(shí)現(xiàn)dns解析與緩存
• 實(shí)現(xiàn)ssl(支持openssl, polarssl, mbedtls)
• 支持ipv4、ipv6
• 支持通過協(xié)程實(shí)現(xiàn)異步模式

數(shù)學(xué)運(yùn)算庫

• 提供各種精度的定點(diǎn)運(yùn)算支持
• 提供隨機(jī)數(shù)生成器

libc庫

• libc的一個(gè)輕量級(jí)實(shí)現(xiàn)，完全跨平臺(tái)，并且針對(duì)不同架構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。
• 支持大部分字符串、寬字符串操作。
• 擴(kuò)展字符串、寬字符串的各種大小寫不敏感操作接口
• 擴(kuò)展memset_u16、memset_u32等接口，并對(duì)其進(jìn)行高度優(yōu)化，尤其適合圖形渲染程序

libm庫

• libm部分接口的一個(gè)輕量級(jí)實(shí)現(xiàn)，以及對(duì)常用系統(tǒng)接口的封裝。（目前只實(shí)現(xiàn)了部分，之后有時(shí)間會(huì)完全實(shí)現(xiàn)掉）
• 擴(kuò)展部分常用接口，增加對(duì)sqrt、log2等常用函數(shù)的整數(shù)版本計(jì)算，進(jìn)行高度優(yōu)化，不涉及浮點(diǎn)運(yùn)算，適合嵌入式環(huán)境使用。

object庫

• 輕量級(jí)類apple的CoreFoundation庫，支持object、dictionary、array、string、number、date、data等常用對(duì)象，并且可以方便擴(kuò)展自定義對(duì)象的序列化。
• 支持對(duì)xml、json、binary以及apple的plist(xplist/bplist)格式序列化和反序列化。并且實(shí)現(xiàn)自有的binary序列化格式， 針對(duì)明文進(jìn)行了簡(jiǎn)單的加密，在不影響性能的前提下，序列化后的大小比bplist節(jié)省30%。

平臺(tái)庫

• 提供file、directory、socket、thread、time等常用系統(tǒng)接口
• 提供atomic、atomic64接口
• 提供高精度、低精度定時(shí)器
• 提供高性能的線程池操作
• 提供event、mutex、semaphore、spinlock等事件、互斥、信號(hào)量、自旋鎖操作
• 提供獲取函數(shù)堆棧信息的接口，方便調(diào)試和錯(cuò)誤定位
• 提供跨平臺(tái)動(dòng)態(tài)庫加載接口（如果系統(tǒng)支持的話）
• 提供io輪詢器，針對(duì)epoll, poll, select, kqueue進(jìn)行跨平臺(tái)封裝
• 提供跨平臺(tái)上下文切換接口，主要用于協(xié)程實(shí)現(xiàn)，切換效率非常高

壓縮庫

• 支持zlib/zlibraw/gzip的壓縮與解壓（需要第三方zlib庫支持）。

字符編碼庫

• 支持utf8、utf16、gbk、gb2312、uc2、uc4 之間的互相轉(zhuǎn)碼，并且支持大小端格式。

實(shí)用工具庫

• 實(shí)現(xiàn)base64/32編解碼
• 實(shí)現(xiàn)crc32、adler32、md5、sha1等常用hash算法
• 實(shí)現(xiàn)日志輸出、斷言等輔助調(diào)試工具
• 實(shí)現(xiàn)url編解碼
• 實(shí)現(xiàn)位操作相關(guān)接口，支持各種數(shù)據(jù)格式的解析，可以對(duì)8bits、16bits、32bits、64bits、float、double以及任意bits的字段進(jìn)行解析操作，并且同時(shí)支持大端、小端和本地端模式，并針對(duì)部分操作進(jìn)行了優(yōu)化，像static_stream、stream都有相關(guān)接口對(duì)其進(jìn)行了封裝，方便在流上進(jìn)行快速數(shù)據(jù)解析。
• 實(shí)現(xiàn)swap16、swap32、swap64等位交換操作，并針對(duì)各個(gè)平臺(tái)進(jìn)行了優(yōu)化。
• 實(shí)現(xiàn)一些高級(jí)的位處理接口，例如：位0的快速統(tǒng)計(jì)、前導(dǎo)0和前導(dǎo)1的快速位計(jì)數(shù)、后導(dǎo)01的快速位計(jì)數(shù)
• 實(shí)現(xiàn)單例模塊，可以對(duì)靜態(tài)對(duì)象、實(shí)例對(duì)象進(jìn)行快速的單例封裝，實(shí)現(xiàn)全局線程安全
• 實(shí)現(xiàn)option模塊，對(duì)命令行參數(shù)進(jìn)行解析，提供快速方便的命令行選項(xiàng)建立和解析操作，對(duì)于寫終端程序還是很有幫助的

正則表達(dá)式庫

• 支持匹配和替換操作
• 支持全局、多行、大小寫不敏感等模式
• 使用pcre, pcre2和posix正則庫

一些使用tbox的項(xiàng)目：

• gbox
• vm86
• xmake
• itrace
• 更多項(xiàng)目

編譯

請(qǐng)先安裝: xmake

# 默認(rèn)直接編譯當(dāng)前主機(jī)平臺(tái)
$ cd ./tbox
$ xmake

# 編譯mingw平臺(tái)
$ cd ./tbox
$ xmake f -p mingw --sdk=/home/mingwsdk
$ xmake

# 編譯iphoneos平臺(tái)
$ cd ./tbox
$ xmake f -p iphoneos
$ xmake

# 編譯android平臺(tái)
$ cd ./tbox
$ xmake f -p android --ndk=xxxxx
$ xmake

# 交叉編譯
$ cd ./tbox
$ xmake f -p linux --sdk=/home/sdk #--bin=/home/sdk/bin
$ xmake

例子

#include "tbox/tbox.h"

int main(int argc, char** argv)
{
// init tbox
if (!tb_init(tb_null, tb_null)) return 0;

// trace
tb_trace_i("hello tbox");

// init vector
tb_vector_ref_t vector = tb_vector_init(0, tb_element_str(tb_true));
if (vector)
{
// insert item
tb_vector_insert_tail(vector, "hello");
tb_vector_insert_tail(vector, "tbox");

// dump all items
tb_for_all (tb_char_t const*, cstr, vector)
{
// trace
tb_trace_i("%s", cstr);
}

// exit vector
tb_vector_exit(vector);
}

// init stream
tb_stream_ref_t stream = tb_stream_init_from_url("http://www.xxx.com/file.txt");
if (stream)
{
// open stream
if (tb_stream_open(stream))
{
// read line
tb_long_t size = 0;
tb_char_t line[TB_STREAM_BLOCK_MAXN];
while ((size = tb_stream_bread_line(stream, line, sizeof(line))) >= 0)
{
// trace
tb_trace_i("line: %s", line);
}
}

// exit stream
tb_stream_exit(stream);
}

// wait
tb_getchar();

// exit tbox
tb_exit();
return 0;
}
關(guān)于tbox更多介紹可閱讀原文。

往期推薦：

CSON CJSON，解析json數(shù)據(jù)更優(yōu)雅？

C語言線程庫的使用