FFMPEG之協議(文件)操作----AVIOContext, URLContext, URLProtocol

阿新 • • 發佈：2017-08-07

定義 oid index 字節 .cn inf 目標 use 初始

協議操作對象結構：

協議(文件)操作的頂層結構是AVIOContext，這個對象實現了帶緩沖的讀寫操作；FFMPEG的輸入對象AVFormat的pb字段指向一個AVIOContext。

AVIOContext的opaque實際指向一個URLContext對象，這個對象封裝了協議對象及協議操作對象，其中prot指向具體的協議操作對象，priv_data指向具體的協議對象。

URLProtocol為協議操作對象，針對每種協議，會有一個這樣的對象，每個協議操作對象和一個協議對象關聯，比如，文件操作對象為ff_file_protocol，它關聯的結構體是FileContext。

代碼分析：

初始化AVIOFormat函數調用關系：

技術分享

我們采用從底至上的方法分析源碼。

URLProtocol是FFMPEG操作文件的結構(包括文件，網絡數據流等等)，包括open、close、read、write、seek等操作。

在在av_register_all()函數中，通過調用REGISTER_PROTOCOL()宏，所有的URLProtocol都保存在以first_protocol為鏈表頭的鏈表中。

URLProtocol結構體的定義為（簡化版，未完全列出所有成員）：

typedef struct URLProtocol {
const char *name;
int (*url_open)( URLContext *h, const char *url, int flags);
int (*url_read)( URLContext *h, unsigned char *buf, int size);
int (*url_write)(URLContext *h, const unsigned char *buf, int size);
int64_t (*url_seek)( URLContext *h, int64_t pos, int whence);
int (*url_close)(URLContext *h);
int (*url_get_file_handle)(URLContext *h);
struct URLProtocol *next; // 指向下一個URLProtocol對象(所有URLProtocol以鏈表鏈接在一起)
int priv_data_size; // 和該URLProtocol對象關聯的對象的大小
const AVClass *priv_data_class;
} URLProtocol;

以文件協議為例，ff_file_protocol變量定義為:

URLProtocol ff_file_protocol = {
.name = "file",
.url_open = file_open,
.url_read = file_read,
.url_write = file_write,
.url_seek = file_seek,
.url_close = file_close,
.url_get_file_handle = file_get_handle,
.url_check = file_check,
.priv_data_size = sizeof(FileContext),
.priv_data_class = &file_class,
};

從中可以看出，.priv_data_size的值為sizeof(FileContext)，即ff_file_protocol和FileContext想關聯。

FileContext對象的定義為：

typedef struct FileContext {
const AVClass *class;
int fd; <span style="white-space:pre"> </span>// 文件描述符
int trunc; // 截斷屬性
int blocksize; // 塊大小,每次讀寫文件最大字節數
} FileContext;

返回去看ff_file_protocol裏的函數指針，以url_read成員為例，它指向file_read()函數，該函數的定義為：

static int file_read(URLContext *h, unsigned char *buf, int size)
{
FileContext *c = h->priv_data;
int r;
size = FFMIN(size, c->blocksize);
r = read(c->fd, buf, size);
return (-1 == r)?AVERROR(errno):r;
}

從代碼可以看出：

1. 調用此函數時，URLContext的priv_data指向一個FileContext對象；

2. 該函數每次最大只讀取FileContext.blocksize大小的數據。

從上面的代碼中，還可發現一個重要的對象：URLContext，根據代碼推測，這個對象的priv_data指向一個FileContext，下面來看看這個對象的定義及初始化：

定義：

typedef struct URLContext {
const AVClass *av_class; /**< information for av_log(). Set by url_open(). */
struct URLProtocol *prot;
void *priv_data;
char *filename; /**< specified URL */
int flags;
int max_packet_size; /**< if non zero, the stream is packetized with this max packet size */
int is_streamed; /**< true if streamed (no seek possible), default = false */
int is_connected;
AVIOInterruptCB interrupt_callback;
int64_t rw_timeout; /**< maximum time to wait for (network) read/write operation completion, in mcs */
} URLContext;

註釋已經很明了，接下來看看這個結構體的初始化，在url.h（URLContext定義的地方）文件中很容易發現有一個ffurl_open()函數，猜測這應該是個初始化函數，從

該函數的內容可知，它首先調用了ffurl_alloc()申請空間，然後調用了ffurl_connect()建立連接。因此我們的目標轉向這兩個函數

先看ffurl_alloc()函數，該函數先調用url_find_protocol()查找和輸入文件名稱對應的協議對象，然後調用url_alloc_for_protocol()申請空間。

從url_find_protocol()易知：filename和協議匹配的規則是finename的前綴名(本地文件被統一處理為file前綴)和協議的name字段所指向的字符串相等。

再看url_alloc_for_protocol()函數：

static int url_alloc_for_protocol(URLContext **puc, struct URLProtocol *up,
const char *filename, int flags,
const AVIOInterruptCB *int_cb)
{
URLContext *uc;
int err;
// ...
uc = av_mallocz(sizeof(URLContext) + strlen(filename) + 1); // 註意申請的空間大小
if (!uc) {
err = AVERROR(ENOMEM);
goto fail;
}
uc->av_class = &ffurl_context_class;
uc->filename = (char *)&uc[1]; // 指向uc+sizeof(URLContext)的低昂
strcpy(uc->filename, filename);
uc->prot = up;
uc->flags = flags;
uc->is_streamed = 0; /* default = not streamed */
uc->max_packet_size = 0; /* default: stream file */
if (up->priv_data_size) {
uc->priv_data = av_mallocz(up->priv_data_size);
if (!uc->priv_data) {
err = AVERROR(ENOMEM);
goto fail;
}
if (up->priv_data_class) {
int proto_len= strlen(up->name);
char *start = strchr(uc->filename, ‘,‘);
*(const AVClass **)uc->priv_data = up->priv_data_class;
av_opt_set_defaults(uc->priv_data);
// ...
}
}

由上代碼可以看出，URLContext的filename保存了輸入文件名，prot字段保存了查找到的協議操作對象指針，flags由入參指定，is_streamed及max_packet_size默認值為0，

priv_data指向了一個由協議操作對象的priv_data_size指定大小的空間(考慮ff_file_protocol，即指向了一個sizeof(FileContext)大小的空間)，且該空間的被初始化為0。

至此，URLContext的大部分內容已初始化，ffurl_alloc()工作已經完成，接著看ffurl_connect()，從代碼易知，它調用了prot->url_open()函數打開協議，並設置了URLContext的

is_connected和is_streamed為1。

註意，av_opt_set_defaults(uc->priv_data)為為priv_data所指向的結構也進行了默認賦值操作，針對ff_file_protocol，賦值字段及值可參考file_options[]的定義：

static const AVOption file_options[] = {
{ "truncate", "truncate existing files on write", offsetof(FileContext, trunc), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 1 }, 0, 1, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM },
{ "blocksize", "set I/O operation maximum block size", offsetof(FileContext, blocksize), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = INT_MAX }, 1, INT_MAX, AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM },
{ NULL }
};

即，truncate字段賦值為1，blocksize字段賦值為INT_MAX。

最後看看file_open()函數，從代碼容易看出，該函數打開了文件，並將文件句柄保存在FileContext的fd字段。並且，該函數還根據文件屬性設置了FileContext的is_streamed的值。

URLContext再往上一層是AVIOContext，該結構體的定義為：

typedef struct AVIOContext {
const AVClass *av_class;
unsigned char *buffer; /**< 讀寫緩沖buffer起始地址 */
int buffer_size; /**< buffer大小 */
unsigned char *buf_ptr; /**< Current position in the buffer */
unsigned char *buf_end; /**< End of the data */
void *opaque; /**< 指向URLContext */
int (*read_packet)(void *opaque, uint8_t *buf, int buf_size); /* 指向ffurl_read() */
int (*write_packet)(void *opaque, uint8_t *buf, int buf_size); /* 指向ffurl_write() */
int64_t (*seek)(void *opaque, int64_t offset, int whence); /* 指向ffurl_seek() */
int64_t pos; /**< 當前buffer對應的文件內容中的位置 */
int must_flush; /**< true if the next seek should flush */
int eof_reached; /**< true if eof reached */
int write_flag; /**< true if open for writing */
int max_packet_size;
unsigned long checksum;
unsigned char *checksum_ptr;
unsigned long (*update_checksum)(unsigned long checksum, const uint8_t *buf, unsigned int size);
int error; /**< contains the error code or 0 if no error happened */
int (*read_pause)(void *opaque, int pause);/
int64_t (*read_seek)(void *opaque, int stream_index,
int64_t timestamp, int flags);
int seekable; // 是否可seek，0表示不可搜索
int64_t maxsize;
int direct;
int64_t bytes_read;
int seek_count;
int writeout_count;
int orig_buffer_size;
}AVIOContext;

avio_open2()負責初始化AVIOContext，從代碼易知，該函數首先調用ffurl_open()申請了一個URLContext對象並打開了文件。然後調用ffio_fdopen()申請一個AVIOContext對象並賦初值。

ffio_fdopen()先申請了一個讀寫緩沖buffer(結合文件協議，buffer大小為IO_BUFFER_SIZE)，然後調用avio_alloc_context()賦值，註意ffurl_read，ffurl_write，ffurl_seek的地址作為入參被傳入。

最終調用的是ffio_init_context賦值，結合入參可知：

AVIOContext.buffer指向申請到的buffer， AVIOContext.orig_buffer_size和AVIOContext.buffer_size值為buffer_size(I_BUFFER_SIZE)，buf_ptr字段初始化為buffer的開始地址，opaque指向URLContext對象。

再關註下avio_read()函數：

int avio_read(AVIOContext *s, unsigned char *buf, int size)
{
int len, size1;
size1 = size;
while (size > 0) {
len = s->buf_end - s->buf_ptr;
if (len > size)
len = size;
if (len == 0 || s->write_flag) {
if((s->direct || size > s->buffer_size) && !s->update_checksum){
if(s->read_packet)
len = s->read_packet(s->opaque, buf, size);
if (len <= 0) {
/* do not modify buffer if EOF reached so that a seek back can
be done without rereading data */
s->eof_reached = 1;
if(len<0)
s->error= len;
break;
} else {
s->pos += len;
s->bytes_read += len;
size -= len;
buf += len;
s->buf_ptr = s->buffer;
s->buf_end = s->buffer/* + len*/;
}
} else {
fill_buffer(s);
len = s->buf_end - s->buf_ptr;
if (len == 0)
break;
}
} else {
memcpy(buf, s->buf_ptr, len);
buf += len;
s->buf_ptr += len;
size -= len;
}
}
if (size1 == size) {
if (s->error) return s->error;
if (url_feof(s)) return AVERROR_EOF;
}
return size1 - size;
}

從代碼易知，該函數實現了緩沖讀寫功能，即調用者傳遞的size比buffer_size大，則buffer_size的倍數部分會直接讀取到buf，余數部分會首先讀取buffer_size大小的數據到buffer（fill_buffer()函數），然後再拷貝到入參buf指向的地址中。

AVIOContext再往上一層是AVFormatContext對象，也是ffmpeg的頂層對象，AVFormatContext的pb字段指向一個AVIOContext對象。

FFMPEG之協議(文件)操作----AVIOContext, URLContext, URLProtocol

FFMPEG之協議(文件)操作----AVIOContext, URLContext, URLProtocol

FFMPEG之協議(文件)操作----AVIOContext, URLContext, URLProtocol

Python之路-文件操作（py）

Hadoop之HDFS文件操作

angular2之pdf文件操作大全

Delphi 之路 — 文件操作函數（說明和使用說明）

Python3之json文件操作

全端之jquery文件操作

孤荷淩寒自學python第三十五天python的文件操作之針對文件操作的os模塊的相關內容

Python 之Excel文件操作

Python基礎之文件操作流與函數

Python之-文件操作

C語言之文件操作07——讀取文件數據並計算均值方差標準差

C語言之文件操作06——寫數據到文本文件遇0停止

Python之文件操作：sys模塊

Python之文件操作：os模塊

Python之文件操作：經驗總結

Python之文件操作：文件、目錄的操作

Python全棧開發之4、內置函數、文件操作和遞歸

C/C++ 文件操作之CreateFile、ReadFile和WriteFile

python基礎之字符編碼及文件操作

FFMPEG之協議(文件)操作----AVIOContext, URLContext, URLProtocol

相關推薦