Symbian开发/描述符

简介

描述符在Symbian操作系统中至关重要，除了进行字符串处理，还能存储二进制数据。许多函数的参数都是描述符，因此必须学会高效的使用描述符。

第二章将讲解内存相关概念；第三章将讲解不同描述符类的继承关系并具体分析不同的描述符；第四章介绍描述符相关API；第五章介绍传统C字符串方法和描述符方法的对应关系。

变量声明和内存

这章讲解字符串声明操作在内存中的表现，也适用于理解其他类型变量的声明。对于资源有限的设备，内存管理尤其重要。所以要想写出高效的程序，就应该理解这些Symbian OS编程的基础概念。

2.1节将介绍逻辑内存区的概念；2.2节复习C字符串的声明。

变量和内存

声明一个变量后，它的值保存在内存中。根据声明的不同，保存的方式也不同。

可执行代码

源程序通过编译和链接变成的二进制形式，叫做可执行代码。当声明静态、常数变量时，数据存储为可执行代码的一部分。

这种变量在程序代码中被初始化，而且因为是常数，运行时不能改变。可执行代码放在ROM或者RAM的只读区域上，使其不会被其他代码修改。因此，静态常量数据和字面量都嵌入在可执行代码中，可以作为可执行代码的一部分传递。

在整个程序运行期间，这种变量都是有效的，程序员完全不用担心内存管理的问题。

全局变量

当变量声明为静态但不是常数时，就是全局变量。在Symbian操作系统中，只有.exe可执行文件可以拥有全局变量，如果为.dll文件声明了全局变量，则无法为ARM平台编译。

一旦.exe文件作为进程开始运行，就会拥有一块内存区域专门用于存放其全局变量数据。因为软件设计中应该尽量避免使用全局变量，而且大量程序是.dll形式的，本文就不详细解释全局变量的用法了。

栈

Symbian操作系统中的每个线程都有自己的栈。本地变量放在栈上，调用函数时的参数也都放在栈上。由于栈大小有限（特别是对Symbian操作系统），栈上只适合放少量数据。所以函数调用时，应该传递指针或者引用，避免在栈上分配对象的副本。

栈上变量的生命周期是固定的，当一个代码块结束时，在块中声明的本地变量就会被自动删除。如果该变量是一个类，在删除该对象前还会先调用它的析构函数。

堆

Symbian操作系统中的每个线程都有自己的堆。通过C++关键字new动态分配的对象都放在堆中。new操作返回一个指针，指向分配的对象，或者如果堆上没有足够的空间的话返回NULL。

堆中的对象不想要的时候必须通过delete关键字释放掉。如果对象有析构函数，内存释放前会先调用析构函数。把对象留在堆中不删除叫做内存泄漏。在运行中，内存泄漏会逐渐耗尽剩余内存，导致程序无法继续，而且还会影响其他的进程，因为它们得不到需要的内存资源。最糟糕的情况下，必须重启机器或杀掉内存泄漏的进程。

一般而言堆比栈大一些。所有大个的对象都应该放在堆中而非栈上。只要牢记留下分配的对象的指针，不用的时候删除掉，因为不像栈，堆是不会自动清理的。

Symbian操作系统提供了类CleanupStack，其方法可以用来保管堆对象的指针。当堆对象不再需要时，指针从清除栈中弹出，指向的对象被删除掉。

C字符串

本节讲述C字符串如何存储在内存中。

下面的静态常数变量存储在程序可执行代码中，共6个字节：H、e、l、l、o和结尾0。

static const char helloPgmBinary[] = "Hello";

使用时以helloPgmBinary作为数据的指针。由于是常数，数据不可更改。

要想将同样的字符串声明在栈上，可以这样：

{
  //在栈上分配一个大小为6的区域
  char helloStack[sizeof(helloPgmBinary)];
  strcpy(helloStack, helloPgmBinary);
} //程序块结束，本地变量helloStack从栈上删除

要想在堆中声明同样的字符串，可以这样：

{
   //在堆中分配大小为6的区域
   char* helloHeap = (char*)malloc(sizeof(helloPgmBinary));
   strcpy(helloHeap, helloPgmBinary);
   free(helloHeap);
}

malloc的结果是void指针，转换为字符指针并命名为helloHeap。程序块结束时，helloHeap指针本身将从栈中删除，如果没有释放堆中helloHeap对应的内存，这6个字节就永远找不到，也无法释放了。

描述符

C字符串有很多问题，例如以字符数组为参数的函数无法得知数据大小，因为数组是作为一个指针传递的。要得到字符串长度，需要在字符串末尾放置一个NULL字符。NULL结尾字符串一般容易出问题而且效率较低。

因此在Symbian操作系统中，用描述符替代了C字符串。除了字符数据，它还存储字符串的长度。描述符还可以用于对缓冲区的处理。

通过宏_LIT，下面的代码将字面量字符串"hello\0"存储在可执行代码中：

_LIT(KHelloPgmBinary, "hello");

在Unicode环境中，上面的宏展开为：

const static TLitC<6> KHelloPgmBinary={5,L"hello"};

可以看到，这里声明了一个静态常数对象KHelloPgmBinary，并用字符串的长度和字符数据初始化。由于是在Unicode环境中，因此字符数组加前缀L，声明为Unicode。编译器会据此创建16位的字符而非8位的。

要想将变量声明为本地的，放在栈上，可以这样：

TBuf<5> helloStack(KHelloPgmBinary);

TBuf是模板类，加上模板参数5后成为可以存储至多5个字符的类。构造函数的参数本应是TDesC，而非变量KHelloPgmBinary的类型TLitC<6>，但是TLitC包含一个空的类型转换运算符，可将其自动转化为TDesC类型，因此在这里可以作为参数传递。构造函数将字面量的长度和字符赋值给helloStack实例。

要想在堆中为该变量分配一个缓冲区描述符，有若干种方法，例如：

HBufC* helloHeap = HBufC::NewLC(KHelloPgmBinary().Length());
*helloHeap = KHelloPgmBinary;
CleanupStack::PopAndDestroy();

上面的代码中，首先用运算符()将字面量KHelloPgmBinary转换为TDesC类型。TDesC有Length()方法，可以得到字符串中的字符数。HBufC提供factory方法NewLC，在堆中分配一个缓冲区描述符，大小通过参数指定，返回分配的对象的指针。

许多类都提供工厂方法（factory method）用来分配和构造对象，而不使用new关键字。这些方法一般叫做New或者NewLC。后缀L表示如果分配或者构造失败，方法会Leave（Leave是Symbian中抛出异常的方法）。后缀LC除此之外还将该对象推入清除栈顶。

第二行的复制操作将KHelloPgmBinary自动转换为TDesC类型，然后就可以赋值给HBufC变量，包括复制字符和设置字符串大小。

当不再需要堆中的对象时，需要将其删除。因为NewLC已经将对象推入清除栈，所以只需要弹出指针并删除对应对象，使用PopAndDestroy()方法就可以完成该操作。在这之后，块结束时就可以无后顾之忧的将helloHeap指针从栈上删除。

Symbian描述符详述

上章已经简单的介绍了如何用描述符存储字符串。描述符包含很多处理字符串的方法。然而描述符，特别是8位描述符还能用来存储二进制数据。因此接下来的讨论将会更一般，而不会局限在字符串处理中。

描述符类型和继承关系

第二章介绍了三种描述符声明，可以将字符串数据存储在不同的内存区域上。其实除此之外，不同描述符还包含其他不同的特征：

是缓冲区还是指针?
可不可以修改？
数据存储在栈、堆、还是程序可执行代码中？
字符是16位的还是8位的？

Symbian操作系统中有9种描述符类，每个类又分为非Unicode环境中的8位类型和Unicode环境中的16位类型，例如TDesC8和TDesC16。然而，也存在与环境无关的类。例如TDesC，根据编译环境的不同，它会映射为8或16位的类型。除非确切知道字符大小（如文件中的字符），应该首选这种环境无关的类。

环境无关类的继承关系如下图所示，包括4个虚的基类和5个可实例化的继承类：

  <<abstract>> TDesC     <-----------     <<abstract>> TDes
  iLength          ^                      iMaxLength      ^
  iType            |                      MaxLength()     |
  Ptr()            |                      ^               |
  Length()         |                      |               |
  ^                |                      |               |
  |                |                      |               |
  |                |                      |               |
  |                |                      |               |
TPtrC    <<abstract>> TBufCBase          TPtr    <<abstract>> TBufBase
iPtr        ^              ^             iPtr             ^
            |              |                              |
            |              |                              |
            |              |                              |
         TBufC<n>        HBufC                         TBuf<n>
         iBuf:TText[n]   iBuf:TText[n]                 iBuf:TText[n]

根据上图所示，TDesC是所有类的基类。所有的描述符都可以通过Length()方法获得数据数组的长度，也可以通过Ptr()方法获得指向首元素的指针。

下面介绍不同描述符的特性。

可修改 vs 常量

类名的后缀C表示该描述符是常量。这样的描述符不能修改其内容，而非常量的描述符，如TPtr和TBuf<>，就有方法可以修改内容。不过，常量描述符TBufC<>和HBufC都包含一个Des()方法，返回一个TPtr对象，就可以修改内容数据了。TPtrC是唯一没有任何办法修改内容的描述符。

缓冲区 vs 指针

如上图所示，Symian操作系统中有三个缓冲区描述符和两个指针描述符。指针描述符用来指向内存中的一块数据，而缓冲区描述符自身结构中就包含数据数组。

TBufC<>、HBufC和TBuf<>对象中都包含了数据，也知道数据的长度。这些缓冲区类最多可以存储的数据长度在构造时指定，具体的长度就在零和这一上限之间变化，因此缓冲区类很适合用于处理数据。TPtr和缓冲区描述符功能一样，不过对象本身不包含所指向的数据，而是指向存储在另外一块内存区域中的数据。

TPtrC指向一个固定大小的数组。它不提供任何可以改变内容的方法，因此适合指向常量数组或者可能更改内容的缓冲区。因此，有些方法，例如TDesC::Mid()会返回这种描述符用来表示原始数据中的一部分。