如何用 C 语言实现的跨平台开发？

Posted 2021-10-31 一起学编程

你肯定会好奇：一个处理器为啥能运行多种编程语言？

那是因为做了跨平台的兼容，今天就来分享写一个用c语言实现的跨平台开发库：TBOX。

简介

TBOX是一个用c语言实现的跨平台开发库。

针对各个平台，封装了统一的接口，简化了各类开发过程中常用操作，使你在开发过程中，更加关注实际应用的开发，而不是把时间浪费在琐碎的接口兼容性上面，并且充分利用了各个平台独有的一些特性进行优化。

这个项目的目的，是为了使C开发更加的简单高效。

目前支持的平台有: Windows, Macosx, Linux, android, ios, *BSD等等。

通过xmake支持各种编译模式：

Release: 正式版编译，禁用调试信息、断言，各种检测机制，启用编译器优化

Debug: 调试模式，默认启用详细调试信息、断言、内存越界检测、内存泄漏、锁竞争分析等检测机制

Small: 最小化编译，默认禁用所有扩展模块，启用编译器最小化优化

Micro: 针对嵌入式平台，仅仅编译tbox微内核，仅提供最基础的跨平台接口，生成库仅64K左右（内置轻量libc接口实现）

如果你想了解更多，请参考：在线文档, Github以及Gitee

特性

流库

针对http、file、socket、data等流数据，实现统一接口进行读写，并且支持: 阻塞、非阻塞、异步 三种读写模式。 支持中间增加多层filter流进行流过滤，实现边读取，内部边进行解压、编码转换、加密等操作，极大的减少了内存使用。

主要提供以下模块：

stream：通用非阻塞流，用于一般的单独io处理，同时支持协程以实现异步传输。

transfer：流传输器，维护两路流的传输。

static_stream：针对静态数据buffer优化的静态流，用于轻量快速的数据解析。

协程库

快速高效的协程切换支持

提供跨平台支持，核心切换算法参考boost，并且对其进行重写和优化，目前支持架构：x86, x86_64, arm, arm64, mips32

提供channel协程间数据通信支持，基于生产、消费者模型

提供信号量、协程锁支持

socket、stream都模块原生支持协程，并且可在线程和协程间进行无缝切换

提供http、file等基于协程的简单服务器实例，只需几百行代码，就可以从socket开始写个高性能io服务器，代码逻辑比异步回调模式更加清晰

同时提供stackfull, stackless两种协程模式支持，stackless协程更加的轻量（每个协程只占用几十个bytes），切换更快（会牺牲部分易用性）

支持epoll, kqueue, poll, select 和 IOCP

在协程和poller中支持同时等待和调度socket，pipe io和process

数据库

统一并简化数据库操作接口，适配各种数据源，通过统一的url来自动连接打开支持的数据库，数据的枚举采用迭代器模型。

目前支持sqlite3以及mysql两种关系型数据库，也可自定义扩展使用其他关系型数据库。

xml库

针对xml提供DOM和SAX两种解析模式，SAX方式采用外部迭代模式，灵活性和性能更高，并且可以选择指定路径，进行解析。

解析过程完全基于stream，所以是高度流化的，可以实现边下载、边解压、边转码、边解析一条龙服务，使用较低的内存也可以解析大规模数据。

提供xml writer以支持对xml生成

内存库

参考linux内核内存管理机制的实现，并对其进行各种改造和优化，所实现的TBOX独有的一整套内存池管理架构。

调试模式下，可以轻松检测并定位内存泄露、内存越界溢出、内存重叠覆盖等常见内存问题，并对整体内存的使用进行了统计和简要分析。

针对大块数据、小块数据、字符串数据进行了充分的利用，避免了大量外部碎片和内部碎片的产生。分配操作进行了各种优化，96%的情况下，效率都是在O(1)。

容器库

提供哈希、链表、数组、队列、堆栈、最小最大堆等常用容器。

支持各种常用成员类型，在原有的容器期初上，其成员类型还可以完全自定义扩展。

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。

算法库

提供各种排序算法：冒泡排序、堆排序、快速排序、插入排序。

提供各种查找算法：线性遍历、二分法搜索。

提供各种遍历、删除、统计算法。

以迭代器为接口，实现算法和容器的分离，类似stl，但是c实现的，更加轻量。

网络库

实现http客户端模块

实现cookies

实现dns解析与缓存

实现ssl(支持openssl, polarssl, mbedtls)

支持ipv4、ipv6

支持通过协程实现异步模式

数学运算库

提供各种精度的定点运算支持

提供随机数生成器

libc库

libc的一个轻量级实现，完全跨平台，并且针对不同架构进行了优化。

支持大部分字符串、宽字符串操作。

扩展字符串、宽字符串的各种大小写不敏感操作接口

扩展memset_u16、memset_u32等接口，并对其进行高度优化，尤其适合图形渲染程序

libm库

libm部分接口的一个轻量级实现，以及对常用系统接口的封装。（目前只实现了部分，之后有时间会完全实现掉）

扩展部分常用接口，增加对sqrt、log2等常用函数的整数版本计算，进行高度优化，不涉及浮点运算，适合嵌入式环境使用。

object库

轻量级类apple的CoreFoundation库，支持object、dictionary、array、string、number、date、data等常用对象，并且可以方便扩展自定义对象的序列化。

支持对xml、json、binary以及apple的plist(xplist/bplist)格式序列化和反序列化。 并且实现自有的binary序列化格式， 针对明文进行了简单的加密，在不影响性能的前提下，序列化后的大小比bplist节省30%。

平台库

提供file、directory、socket、thread、time等常用系统接口

提供atomic、atomic64接口

提供高精度、低精度定时器

提供高性能的线程池操作

提供event、mutex、semaphore、spinlock等事件、互斥、信号量、自旋锁操作

提供获取函数堆栈信息的接口，方便调试和错误定位

提供跨平台动态库加载接口（如果系统支持的话）

提供io轮询器，针对epoll, poll, select, kqueue进行跨平台封装

提供跨平台上下文切换接口，主要用于协程实现，切换效率非常高

压缩库

支持zlib/zlibraw/gzip的压缩与解压（需要第三方zlib库支持）。

字符编码库

支持utf8、utf16、gbk、gb2312、uc2、uc4 之间的互相转码，并且支持大小端格式。

实用工具库

实现base64/32编解码

实现crc32、adler32、md5、sha1等常用hash算法

实现日志输出、断言等辅助调试工具

实现url编解码

实现位操作相关接口，支持各种数据格式的解析，可以对8bits、16bits、32bits、64bits、float、double以及任意bits的字段进行解析操作，并且同时支持大端、小端和本地端模式，并针对部分操作进行了优化，像static_stream、stream都有相关接口对其进行了封装，方便在流上进行快速数据解析。

实现swap16、swap32、swap64等位交换操作，并针对各个平台进行了优化。

实现一些高级的位处理接口，例如：位0的快速统计、前导0和前导1的快速位计数、后导01的快速位计数

实现单例模块，可以对静态对象、实例对象进行快速的单例封装，实现全局线程安全

实现option模块，对命令行参数进行解析，提供快速方便的命令行选项建立和解析操作，对于写终端程序还是很有帮助的

正则表达式库

支持匹配和替换操作

支持全局、多行、大小写不敏感等模式

使用pcre, pcre2和posix正则库

一些使用tbox的项目：

gbox

vm86

xmake

itrace

更多项目

编译

请先安装: xmake

例子

作者 | ruki

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