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2024-11-14 現在

smplbuf

配列構造のコンテナクラス
内部が配列構造のコンテナクラスです。初期化時にバッファの最大サイズを決定しますが、その最大サイズまでの範囲で可変長の配列として振る舞います。
template <typename T, int N> smplbuf_local
template <typename T> smplbuf_attach
template <typename T> smplbuf_heap

smplbufは要素の型Tとメモリの確保方法allocで指定したメモリ領域に対して配列の操作を提供するコンテナクラスです。allocの指定は煩雑であるためusingを用いた別名定義が行っています。

オブジェクトの宣言例です。宣言の直後に初期化用のメソッド呼び出しを行います。いずれも初期化直後の最大サイズは128バイトで、サイズは0です。必要に応じてサイズを拡張しながら使用します。

// 配列領域は、クラスメンバー変数の固定配列
smplbuf_local<uint8_t, 128> b1;

// 配列領域は、すでにある領域を参照
uint8_t buf[128];
smplbuf_attach<uint8_t> b2(;

// 配列領域は、ヒープに確保
smplbuf_heap<uint8_t> b3;

// 初期化（グローバル定義の場合はsetup()で行う）
void setup() {
    b1.init_local();
    b2.attach(buf, 0, 128);
    b3.init_heap(128);
}

// 処理関数内
void some_func() {
    smplbuf_local<uint8_t, 128> bl;
    // bl.init_local(); // smplbuf_localがローカル定義の場合は省略可能

    bl.push_back('a');
}

上記のuint8_t型に限り別名定義があります。

template <int N>
smplbuf_u8
// smplbuf<uint8_t, alloc_local<uint8_t, N>>

smplbuf_u8_attach
// smplbuf<uint8_t, alloc_attach<uint8_t>>

smplbuf_u8_heap
// smplbuf<uint8_t, alloc_heap<uint8_t>>

通常の配列のように[]演算子などを用いて要素にアクセスできますし、イテレータを用いたアクセスも可能です。

void begin() { // begin()は起動時１回だけ動作する
  smplbuf_u8<32> b1;
  b1.reserve(5); // 5バイト分利用領域に初期化(b1[0..5]にアクセスできる)

  b1[0] = 1;
  b1[1] = 4;
  b1[2] = 9;
  b1[3] = 16;
  b1[4] = 25;

  for(uint8_t x : b1) { // 暗黙に .begin() .end() を用いたループ
    Serial << int(x) << ",";
  }
}

push_back()メソッドを定義しています。末尾にデータを追記するタイプのアルゴリズムが使用可能になります。

宣言・初期化

smplbuf_local<T,N>()
smplbuf_local<T,N>::init_local()

smplbuf_attach<T>(T* buf, uint16_t size, uint16_t N)
smplbuf_attach<T>::attach(T* buf, uint16_t size, uint16_t N)

smplbuf_heap<T>()
smplbuf_heap<T>::init_heap(uint16_t N)

// 例
// 内部に固定配列
smplbuf_local<uint8_t, 128> b1;
b1.init_local();

// すでにある配列を利用する
uint8_t buf[128];
smplbuf_attach<uint8_t> b2;
b2.attach(buf, 0, 128);

// ヒープに確保する
smplbuf_heap<uint8_t> b3;
b3.init_heap(128);

型TでサイズNのコンテナを宣言します。宣言後に初期化のメソッドを呼び出します。

smplbuf_localは、内部に固定配列により領域を確保します。コンストラクタによる初期化も可能です。

smplbuf_attachでは、使用するバッファの先頭ポインタT* bufと配列の初期サイズsizeと最大サイズNを指定します。コンストラクタによる初期化も可能です。

smplbuf_heapは、HEAP領域（解放は不可能だが随時確保可能なメモリ領域）にメモリを確保します。一度確保したら開放できない領域ですので通常はグローバル領域に定義します。領域確保はinit_heap()で行います。コンストラクタによるメモリ確保はできません。必ずinit_heap()を呼び出して利用してください。

初期化子リスト

void in_some_func() {
    smplbuf_local<uint8_t, 5> b1;
    b1.init_local();

    b1 = { 0, 1, 2, 3, 4 };

    smplbuf_local<uint8_t, 5> b2{0, 1, 2, 3, 4};
}

初期化子リスト（イニシャライザリスト）{ ... } によるメンバーの初期化をできます。smplbuf_localのローカル宣言でのコンストラクタでの利用を除き、初期化のメソッドを呼び出した後に有効です。

  • 代入演算子の右辺値 (smplbuf_local, smplbuf_attach, smplbuf_heap)
  • コンストラクタ(smplbuf_localのローカル宣言、グローバル宣言は不可)

メソッド

append(), push_back(), pop_back()

inline bool append(T&& c)
inline bool append(const T& c)
inline void push_back(T&& c)
inline void push_back(const T& c)
inline void pop_back()

末尾にメンバーcを追加します。append()の戻り値はboolで、バッファが一杯で追加できないときにfalseが返ります。

pop_back()は末尾のエントリを抹消します。ただしエントリのクリアはしません。

empty(), size(), capacity()

inline bool empty()
inline bool is_end()
inline uint16_t size()
inline uint16_t capacity()

empty()は配列に要素が格納されていない場合にtrueを戻します。is_end()は反対に配列サイズ一杯まで要素が格納されているときにtrueを戻します。

size()は配列の要素数を返します。

capacity()は配列の最大格納数を返します。

reserve(), reserve_head(), redim()

inline bool reserve(uint16_t len)
inline void reserve_head(uint16_t len)
inline void redim(uint16_t len)

reserve()は配列のサイズを拡張します。配列が格納されていない領域はデフォルトで初期化されます。

reserve_hear()は配列の先頭部に指定したサイズの領域を確保します。コンテナオブジェクトからは参照できない領域となります。例えばパケットペイロードのヘッダ部分を読み飛ばした部分配列にアクセスするようなコンテナとして利用できるようにします。確保した領域を戻しすべてアクセスできるようにコンテナを戻すには確保時と同じ負の値を与えます。

redim()は利用領域のサイズを変更します。reserve()と違い、未使用領域の初期化を行いません。

operator []

inline T& operator [] (int i)
inline T operator [] (int i) const

要素にアクセスします。

iに負の値を与えるとバッファー末尾からの要素となります。-1の場合は末尾の要素、-2は末尾から一つ手前となります。

mwx::streamへの出力

uint8_t型の配列オブジェクト(smplbuf<uint8_t, *>)は、mwx::streamの派生オブジェクトに対して、そのまま出力できます。

<< 演算子

template <class L_STRM, class AL>
	mwx::stream<L_STRM>& operator << (
			mwx::stream<L_STRM>& lhs, mwx::_smplbuf<uint8_t, AL>& rhs)

//例
smplbuf_u8<128> buf;
buf.push_back('a');
buf.push_back('b');
buf.push_back('c');

Serial << buf;
// 出力: abc

Serialなどmwx::streamの派生オブジェクトに対して、バイト列を出力します。

to_stream()

inline std::pair<T*, T*> to_stream()

//例
smplbuf_u8<128> buf;
buf.push_back('a');
buf.push_back('b');
buf.push_back('c');

Serial << buf.to_stream();
// 出力:0123

ストリームへの出力目的で利用します。«演算子の実装に用いられています。

mwx::streamでデータ生成

mwx::streamでは<<演算子やprintfmt()メソッドと行ったストリームに対してバイト列を出力するための関数・演算子が定義されています。uint8_t型のsmplbufの配列を出力先と見立ててストリーム出力手続きを行えます。

方法は２種類あります。

1 - get_stream_helper()

mwx::stream を使用するためのヘルパーオブジェクト
uint8_t型のsmplbuf配列を参照したstream_helper を経由して、mwx::streamによる演算子やメソッドを用います。
smplbuf_u8<32> b;
auto&& bs = b.get_stream_helper(); // ヘルパーオブジェクト

// データ列の生成
uint8_t FOURCHARS[]={'A', 'B', 'C', 'D'};
bs << FOURCHARS;
bs << ';';
bs << uint32_t(0x30313233); // "0123"
bs << format(";%d", 99);

Serial << b << crlf; // Serialへの出力は smplbuf_u8<32> クラス経由で

//結果: ABCD;0123;99

ヘルパーオブジェクトの型名は長くなるためauto&&により解決しています。このオブジェクトに対して<<演算子などmwx::streamで定義されたインタフェースを利用できます。

生成されたヘルパーオブジェクトbsは生成時に大本の配列bの先頭位置から読み書きを始めます。配列の末尾の場合はappend()によりデータを追加します。読み書きを行うたびに位置は次に移動していきます

ヘルパー関数では読み出し用の>>演算子が利用できます。

//..上例の続き
// ABCD;0123;99 <- bに格納されている

//読み出しデータ格納変数
uint8_t FOURCHARS_READ[4];
uint32_t u32val_read;
uint8_t c_read[2];

// >>演算子で読み出す
bs.rewind();                //ポジションを先頭に巻き戻す
bs >> FOURCHARS_READ;      //4文字
bs >> mwx::null_stream(1); //1文字スキップ
bs >> u32val_read;         //32bitデータ
bs >> mwx::null_stream(1); //1文字スキップ
bs >> c_read;              //2文字

// 結果表示
Serial << crlf << "4chars=" << FOURCHARS_READ;
Serial << crlf << format("32bit val=0x%08x", u32val_read);
Serial << crlf << "2chars=" << c_read;

// 4chars=ABCD
// 32bit val=0x30313233
// 2chars=99

2 - smplbuf_strm_u8

直接ストリーム用メソッドを使用することのできる型
uint8_t型のsmplbuf_strm_u8???はストリーム(stream)インタフェースも有しているため、いくつかのストリーム用のメソッドを使用することができます。
// smplbuf_strm_u8<N> : ローカル確保
template <int N> using smplbuf_strm_u8
  = _smplbuf_stream<uint8_t, mwx::alloc_local<uint8_t, N>>;

// smplbuf_strm_u8_attach : 既存バッファへのアタッチ版
using smplbuf_strm_u8_attach
  = mwx::_smplbuf_stream<uint8_t, mwx::alloc_attach<uint8_t>>;

// smplbuf_strm_u8_heap : HEAP確保
using smplbuf_strm_u8_heap
  = mwx::_smplbuf_stream<uint8_t, mwx::alloc_heap<uint8_t>>;

// << 演算子の定義
template <class L_STRM, class ALOC>
mwx::stream<L_STRM>& operator << (
        mwx::stream<L_STRM>& lhs,
        mwx::_smplbuf_stream<uint8_t, ALOC>& rhs)
{
		lhs << rhs.to_stream();
		return lhs;
}

例

smplbuf_strm_u8<128> sb1;

sb1 << "hello";
sb1 << uint32_t(0x30313233);
sb1 << format("world%d",99);
sb1.printfmt("Z!");

Serial << sb1;
// hello0123world99Z!