Boost Beast要点解析（一）
【注】本文不是关于beast的全面描述，只涉及一些要点，主要资料来源于beast官方文档和实现代码。本文对应boost 的版本为1.73。
一、Beast中的Buffer
1.概念
软件程序中，缓存区是被广泛应用的概念。Beast中的缓存区大多来自于Asio，DynamicBuffer是指由大小可变的缓存区域，根据不同内存方式，有三种形态：
- 一块连续内存，大小可变
- 多块内存，每块大小相同，可添加块
- 多块内存，每块大小不同，可添加块
BufferSequence其实是一个容器，将若干内存类包装起来（一般用双向链表），本身只提供遍历操作就可以了，它又分为可写的MutableBufferSequence和只读的ConstBufferSequence。MutableBufferSequence用于接收过程（即从网络接收到字节流，写入缓存），ConstBufferSequence可用于发送过程（即读出缓存区中已生成的字节流，发送到网络）。
Asio实现了两个“轻量级”的内存区域定义const_buffer和mutable_buffer，其实就是对struct {const void *, size_t }和struct {void *, size_t }这样结构的封装，内存的分配与释放由使用者负责，const_buffer和mutable_buffer只是引用而已，个人猜想实际的应用场景太多样了，如果将更多的功能添加到buffer上，来构造一个“重量级”的缓存管理，会影响性能，这与基础库的宗旨是不符的，因此Asio中只有一个streambuf类。
作为偏应用级别的Beast，其中有不少关于buffer的类，它进行了较大扩展，但意味着牺牲了性能和灵活性。个人感觉有点过头了，实际应用有各种要求，一致化的读写方式，显得比较繁琐，还是留给应用比较好。
以下是beast涉及缓存的类和辅助类。
2.flat_buffer
flat_buffer的定义如下：
using flat_buffer = basic_flat_buffer< std::allocator< char > >;就是basic_flat_buffer的一个特化。
flat_buffer就相当于一个装内容的容器，外部写入的内容，对容器来说，就是读入的内容，外部写入区域可mutable，确认（commit）之后，就变成读入区的末尾，并且是只读的（const），在外部消费（consume）之后，清理读入区。
在flat_buffer内部实现时，采用了begin_,in_,out_,last_,end_五个指针来管理内存分配和各区域的大小，如下图所示。
要注意的是，单纯设置max_size不会引起内存的重新分配，只有在确实需要时才会，因此，Prepre, shrink_to_fit可能会重新分配内存。每次commit,consume,clear之后，会有相关指针的移动，因此建议从flat_buffer得到的读入或写入区域的指针，应即得即用，不要缓存，除非确认读入/写入区不会发生变化。
以下是一个flat_buffer的示例。
boost::beast::flat_buffer buffer(100);
buffer.max_size(200);
auto buf=buffer.prepare(10); // buffer.prepare(201)会引发异常
char* const p = static_cast<char* const>(buf.data());
memcpy(p, "123456", 6);
buffer.commit(6);
auto cbuf = buffer.cdata();
char temp[10];
memcpy(temp, cbuf.data(), buffer.size());
for (int i = 0; i < buffer.size(); ++i) printf("[%c]", temp[i]); printf("\n");上例中，先设定一个100字节的buffer，然后调整大小为200（此时并不重新分配，但会在后续操作中如此），如果申请(prepare)201大小的区域，则会产生异常。申请10字节大小写入区域，然后写入6个字符，最后查看读入区域，输出上述6个字符。输出如下：
3.multi_buffer
multi_buffer的定义如下：
using multi_buffer = basic_multi_buffer< std::allocator< char > >;就是basic_multi_buffer的一个特化。
multi_buffer从功能上讲与flat_buffer是一样的，区别在于内存管理模式。flat_buffer的内存是一块连续区域（大小在运行时按需而变），multi_buffer的内存是一系列块（每块大小可以不相同），multi_buffer采用boost:: Intrusive库中的双向链表来管理，从整体上看，multi_buffer内存变得不连续了，操作上就麻烦多了，好处是不会发生内存大小调整了。
以下是一个multi_buffer的示例。
boost::beast::multi_buffer mbuffer(10);
auto buf1 = mbuffer.prepare(6);
for (auto it : buf1)
{
printf("writable:[%u]\n", it.size());
memset(it.data(),'a', it.size());
}
mbuffer.commit(6);
mbuffer.max_size(30);
auto buf2 = mbuffer.prepare(7);
for (auto it : buf2)
{
printf("writable:[%u]\n", it.size());
memset(it.data(),'A', it.size());
}
mbuffer.commit(7);
auto bufs = mbuffer.data();
size_t aa=bufs.buffer_bytes();
printf("totalsize:%u\n",aa);
char temp[100];
for(auto it : bufs)
{
memcpy(temp, it.data(), it.size());
for (int i = 0; i < it.size(); ++i) printf("[%c]", temp[i]); printf("\n");
}上例中，先设定一个10字节的buffer，此时会有一个10字节的内存块，写入（提交）6字节，然后再将buffer增大到30，则会有两个内存块（大小分别为10和（30-10），此时并不分配，但会变得如此），第二次写入（提交）7字节，其中4个字节写入第一块，3个字节写入第二块，最后将写入的内容打印出来，运行输出如下：
4.flat_static_buffer
flat_static_buffer的定义如下：
template< std::size_t N>
class flat_static_buffer : public flat_static_buffer_base flat_static_buffer可认为是max_size在编译时就已确定的flat_buffer，因此内存大小固定，不会发生重新分配。基类flat_static_buffer_base引用外部分配的内存，定义了一系列操作，flat_static_buffer则分配了一段内存，其操作方法与基类基本一致（多了base()和operator=）。
以下是一个使用示例，与上面的示例基本一样。
boost::beast::flat_static_buffer<10> buf;
boost::asio::mutable_buffer aa = buf.prepare(3);
memcpy(aa.data(), "aa\0", aa.size());
buf.commit(aa.size());
printf("capcity=%d read=%d\n", buf.capacity(),buf.size());
boost::asio::const_buffer bb = buf.data();
printf("%s[%d]\n", static_cast<const char *>(bb.data()), bb.size());
buf.consume(aa.size());
printf("capcity=%d read=%d\n", buf.capacity(), buf.size());输出为：