]> mj.ucw.cz Git - libucw.git/blob - fastbuf.h
990375242953d087a36062a8fbbb13bc4d0ac654
[libucw.git] / fastbuf.h
1 /*
2  *      UCW Library -- Fast Buffered I/O
3  *
4  *      (c) 1997--2011 Martin Mares <mj@ucw.cz>
5  *      (c) 2004 Robert Spalek <robert@ucw.cz>
6  *
7  *      This software may be freely distributed and used according to the terms
8  *      of the GNU Lesser General Public License.
9  */
10
11 #ifndef _UCW_FASTBUF_H
12 #define _UCW_FASTBUF_H
13
14 #include <string.h>
15 #include <alloca.h>
16
17 /***
18  * === Internal structure [[internal]]
19  *
20  * Generally speaking, a fastbuf consists of a buffer and a set of callbacks.
21  * All front-end functions operate on the buffer and if the buffer becomes
22  * empty or fills up, they ask the corresponding callback to handle the
23  * situation. Back-ends then differ just in the definition of the callbacks.
24  *
25  * The state of the fastbuf is represented by a <<struct_fastbuf,`struct fastbuf`>>,
26  * which is a simple structure describing the state of the buffer (the pointers
27  * `buffer`, `bufend`), the front-end cursor (`bptr`), the back-end cursor (`bstop`),
28  * position of the back-end cursor in the file (`pos`), some flags (`flags`)
29  * and pointers to the callback functions.
30  *
31  * The buffer can be in one of the following states:
32  *
33  * 1. Flushed:
34  *
35  *    +------------------------------------+---------------------------+
36  *    | unused                             | free space                |
37  *    +------------------------------------+---------------------------+
38  *    ^              ^                     ^                           ^
39  *    buffer      <= bstop (BE pos)     <= bptr (FE pos)            <= bufend
40  *
41  *   * This schema describes a fastbuf after its initialization or bflush().
42  *   * There is no cached data and we are ready for any read or write operation
43  *     (well, only if the back-end supports it).
44  *   * The interval `[bptr, bufend]` can be used by front-ends
45  *     for writing. If it is empty, the `spout` callback gets called
46  *     upon the first write attempt to allocate a new buffer. Otherwise
47  *     the fastbuf silently comes to the writing mode.
48  *   * When a front-end needs to read something, it calls the `refill` callback.
49  *   * The pointers can be either all non-`NULL` or all NULL.
50  *   * `bstop == bptr` in most back-ends, but it is not necessary. Some
51  *     in-memory streams take advantage of this.
52  *
53  * 2. Reading:
54  *
55  *    +------------------------------------+---------------------------+
56  *    | read data                          | unused                    |
57  *    +------------------------------------+---------------------------+
58  *    ^               ^                    ^                           ^
59  *    buffer       <= bptr (FE pos)     <= bstop (BE pos)           <= bufend
60  *
61  *   * If we try to read something, we get to the reading mode.
62  *   * No writing is allowed until a flush operation. But note that @bflush()
63  *     will simply set `bptr` to `bstop` before `spout`
64  *     and it breaks the position of the front-end's cursor,
65  *     so the user should seek afwards.
66  *   * The interval `[buffer, bstop]` contains a block of data read by the back-end.
67  *     `bptr` is the front-end's cursor which points to the next character to be read.
68  *     After the last character is read, `bptr == bstop` and the `refill` callback
69  *     gets called upon the next read attempt to bring further data.
70  *     This gives us an easy way how to implement @bungetc().
71  *
72  * 3. Writing:
73  *
74  *    +-----------------------+----------------+-----------------------+
75  *    | unused                | written data   | free space            |
76  *    +-----------------------+----------------+-----------------------+
77  *    ^            ^                           ^                       ^
78  *    buffer    <= bstop (BE pos)            < bptr (FE pos)        <= bufend
79  *
80  *   * This schema corresponds to the situation after a write attempt.
81  *   * No reading is allowed until a flush operation.
82  *   * The `bptr` points at the position where the next character
83  *     will be written to. When we want to write, but `bptr == bufend`, we call
84  *     the `spout` hook to flush the witten data and get an empty buffer.
85  *   * `bstop` usually points at the beginning of the written data,
86  *     but it is not necessary.
87  *
88  *
89  * Rules for back-ends:
90  *
91  *   - Front-ends are only allowed to change the value of `bptr`, some flags
92  *     and if a fatal error occurs, then also `bstop`. Back-ends can rely on it.
93  *   - `buffer <= bstop <= bufend` and `buffer <= bptr <= bufend`.
94  *   - `pos` should be the real position in the file corresponding to the location of `bstop` in the buffer.
95  *     It can be modified by any back-end's callback, but the position of `bptr` (`pos + (bptr - bstop)`)
96  *     must stay unchanged after `refill` or `spout`.
97  *   - Failed callbacks (except `close`) should use @bthrow().
98  *   - Any callback pointer may be NULL in case the callback is not implemented.
99  *   - Callbacks can change not only `bptr` and `bstop`, but also the location and size of the buffer;
100  *     the fb-mem back-end takes advantage of it.
101  *
102  *   - Initialization:
103  *     * out: `buffer <= bstop <= bptr <= bufend` (flushed).
104  *     * @fb_tie() should be called on the newly created fastbuf.
105  *
106  *   - `refill`:
107  *     * in: `buffer <= bstop <= bptr <= bufend` (reading or flushed).
108  *     * out: `buffer <= bptr <= bstop <= bufend` (reading).
109  *     * Resulting `bptr == bstop` signals the end of file.
110  *       The next reading attempt will again call `refill` which can succeed this time.
111  *     * The callback must also return zero on EOF (iff `bptr == bstop`).
112  *
113  *   - `spout`:
114  *     * in: `buffer <= bstop <= bptr <= bufend` (writing or flushed).
115  *     * out: `buffer <= bstop <= bptr < bufend` (flushed).
116  *
117  *   - `seek`:
118  *     * in: `buffer <= bstop <= bptr <= bufend` (flushed).
119  *     * in: `(ofs >= 0 && whence == SEEK_SET) || (ofs <= 0 && whence == SEEK_END)`.
120  *     * out: `buffer <= bstop <= bptr <= bufend` (flushed).
121  *
122  *   - `close`:
123  *     * in: `buffer <= bstop <= bptr <= bufend` (flushed or after @bthrow()).
124  *     * `close` must always free all internal structures, even when it throws an exception.
125  ***/
126
127 /**
128  * This structure contains the state of the fastbuf. See the discussion above
129  * for how it works.
130  **/
131 struct fastbuf {
132   byte is_fastbuf[0];                           /* Dummy field for checking of type casts */
133   byte *bptr, *bstop;                           /* State of the buffer */
134   byte *buffer, *bufend;                        /* Start and end of the buffer */
135   char *name;                                   /* File name (used for error messages) */
136   ucw_off_t pos;                                /* Position of bstop in the file */
137   uns flags;                                    /* See enum fb_flags */
138   int (*refill)(struct fastbuf *);              /* Get a buffer with new data, returns 0 on EOF */
139   void (*spout)(struct fastbuf *);              /* Write buffer data to the file */
140   int (*seek)(struct fastbuf *, ucw_off_t, int);/* Slow path for @bseek(), buffer already flushed; returns success */
141   void (*close)(struct fastbuf *);              /* Close the stream */
142   int (*config)(struct fastbuf *, uns, int);    /* Configure the stream */
143   int can_overwrite_buffer;                     /* Can the buffer be altered? 0=never, 1=temporarily, 2=permanently */
144   struct resource *res;                         /* The fastbuf can be tied to a resource pool */
145 };
146
147 /**
148  * Fastbuf flags
149  */
150 enum fb_flags {
151   FB_DEAD = 0x1,                                /* Some fastbuf's method has thrown an exception */
152   FB_DIE_ON_EOF = 0x2,                          /* Most of read operations throw "fb.eof" on EOF */
153 };
154
155 /** Tie a fastbuf to a resource in the current resource pool. Returns the pointer to the same fastbuf. **/
156 struct fastbuf *fb_tie(struct fastbuf *b);
157
158 /***
159  * === Fastbuf on files [[fbparam]]
160  *
161  * If you want to use fastbufs to access files, you can choose one of several
162  * back-ends and set their parameters.
163  *
164  * All file fastbufs are tied to resources automatically.
165  ***/
166
167 /**
168  * Back-end types
169  */
170 enum fb_type {
171   FB_STD,                               /* Standard buffered I/O */
172   FB_DIRECT,                            /* Direct I/O bypassing system caches (see fb-direct.c for a description) */
173   FB_MMAP                               /* Memory mapped files */
174 };
175
176 /**
177  * When you open a file fastbuf, you can use this structure to select a back-end
178  * and set its parameters. If you want just an "ordinary" file stream, you can
179  * happily pass NULL instead and the defaults from the configuration file (or
180  * hard-wired defaults if no config file has been read) will be used.
181  */
182 struct fb_params {
183   enum fb_type type;                    /* The chosen back-end */
184   uns buffer_size;                      /* 0 for default size */
185   uns keep_back_buf;                    /* FB_STD: optimize for bi-directional access */
186   uns read_ahead;                       /* FB_DIRECT options */
187   uns write_back;
188   struct asio_queue *asio;
189 };
190
191 struct cf_section;
192 extern struct cf_section fbpar_cf;      /** Configuration section with which you can fill the `fb_params` **/
193 extern struct fb_params fbpar_def;      /** The default `fb_params` **/
194
195 /**
196  * Opens a file with file mode @mode (see the man page of open()).
197  * Use @params to select the fastbuf back-end and its parameters or
198  * pass NULL if you are fine with defaults.
199  *
200  * Dies if the file does not exist.
201  **/
202 struct fastbuf *bopen_file(const char *name, int mode, struct fb_params *params);
203 struct fastbuf *bopen_file_try(const char *name, int mode, struct fb_params *params); /** Like bopen_file(), but returns NULL on failure. **/
204
205 /**
206  * Opens a temporary file.
207  * It is placed with other temp files and it is deleted when closed.
208  * Again, use NULL for @params if you want the defaults.
209  **/
210 struct fastbuf *bopen_tmp_file(struct fb_params *params);
211
212 /**
213  * Creates a fastbuf from a file descriptor @fd and sets its filename
214  * to @name (the name is used only in error messages).
215  * When the fastbuf is closed, the fd is closed as well. You can override
216  * this behavior by calling @bconfig().
217  */
218 struct fastbuf *bopen_fd_name(int fd, struct fb_params *params, const char *name);
219 static inline struct fastbuf *bopen_fd(int fd, struct fb_params *params) /** Same as above, but with an auto-generated filename. **/
220 {
221   return bopen_fd_name(fd, params, NULL);
222 }
223
224 /**
225  * Flushes all buffers and makes sure that they are written to the disk.
226  **/
227 void bfilesync(struct fastbuf *b);
228
229 /***
230  * === Fastbufs on regular files [[fbfile]]
231  *
232  * If you want to use the `FB_STD` back-end and not worry about setting
233  * up any parameters, there is a couple of shortcuts.
234  ***/
235
236 struct fastbuf *bopen(const char *name, uns mode, uns buflen);          /** Equivalent to @bopen_file() with `FB_STD` back-end. **/
237 struct fastbuf *bopen_try(const char *name, uns mode, uns buflen);      /** Equivalent to @bopen_file_try() with `FB_STD` back-end. **/
238 struct fastbuf *bopen_tmp(uns buflen);                                  /** Equivalent to @bopen_tmp_file() with `FB_STD` back-end. **/
239 struct fastbuf *bfdopen(int fd, uns buflen);                            /** Equivalent to @bopen_fd() with `FB_STD` back-end. **/
240 struct fastbuf *bfdopen_shared(int fd, uns buflen);                     /** Like @bfdopen(), but it does not close the @fd on @bclose(). **/
241
242 /***
243  * === Temporary files [[fbtemp]]
244  *
245  * Usually, @bopen_tmp_file() is the best way how to come to a temporary file.
246  * However, in some specific cases you can need more, so there is also a set
247  * of more general functions.
248  ***/
249
250 #define TEMP_FILE_NAME_LEN 256
251
252 /**
253  * Generates a temporary filename and stores it to the @name_buf (of size
254  * at least * `TEMP_FILE_NAME_LEN`). If @open_flags are not NULL, flags that
255  * should be OR-ed with other flags to open() will be stored there.
256  *
257  * The location and style of temporary files is controlled by the configuration.
258  * By default, the system temp directory (`$TMPDIR` or `/tmp`) is used.
259  *
260  * If the location is a publicly writeable directory (like `/tmp`), the
261  * generated filename cannot be guaranteed to be unique, so @open_flags
262  * will include `O_EXCL` and you have to check the result of open() and
263  * iterate if needed.
264  *
265  * This function is not specific to fastbufs, it can be used separately.
266  **/
267 void temp_file_name(char *name_buf, int *open_flags);
268
269 /**
270  * Opens a temporary file and returns its file descriptor.
271  * You specify the file @mode and @open_flags passed to open().
272  *
273  * If the @name_buf (of at last `TEMP_FILE_NAME_LEN` chars) is not NULL,
274  * the filename is also stored in it.
275  *
276  * This function is not specific to fastbufs, it can be used separately.
277  */
278 int open_tmp(char *name_buf, int open_flags, int mode);
279
280 /**
281  * Sometimes, a file is created as temporary and then moved to a stable
282  * location. This function takes a fastbuf created by @bopen_tmp_file()
283  * or @bopen_tmp(), marks it as permanent, closes it and renames it to
284  * @name.
285  *
286  * Please note that it assumes that the temporary file and the @name
287  * are on the same volume (otherwise, rename() fails), so you might
288  * want to configure a special location for the temporary files
289  * beforehand.
290  */
291 void bfix_tmp_file(struct fastbuf *fb, const char *name);
292
293 /* Internal functions of some file back-ends */
294
295 struct fastbuf *bfdopen_internal(int fd, const char *name, uns buflen);
296 struct fastbuf *bfmmopen_internal(int fd, const char *name, uns mode);
297
298 #ifdef CONFIG_UCW_FB_DIRECT
299 extern uns fbdir_cheat;
300 struct asio_queue;
301 struct fastbuf *fbdir_open_fd_internal(int fd, const char *name, struct asio_queue *io_queue, uns buffer_size, uns read_ahead, uns write_back);
302 #endif
303
304 void bclose_file_helper(struct fastbuf *f, int fd, int is_temp_file);
305
306 /***
307  * === Fastbufs on file fragments [[fblim]]
308  *
309  * The `fblim` back-end reads from a file handle, but at most a given
310  * number of bytes. This is frequently used for reading from sockets.
311  *
312  * All such fastbufs are tied to resources automatically.
313  ***/
314
315 struct fastbuf *bopen_limited_fd(int fd, uns bufsize, uns limit); /** Create a fastbuf which reads at most @limit bytes from @fd. **/
316
317 /***
318  * === Fastbufs on in-memory streams [[fbmem]]
319  *
320  * The `fbmem` back-end keeps the whole contents of the stream
321  * in memory (as a linked list of memory blocks, so address space
322  * fragmentation is avoided).
323  *
324  * First, you use @fbmem_create() to create the stream and the fastbuf
325  * used for writing to it. Then you can call @fbmem_clone_read() to get
326  * an arbitrary number of fastbuf for reading from the stream.
327  *
328  * All in-memory fastbufs are tied to resources automatically.
329  ***/
330
331 struct fastbuf *fbmem_create(uns blocksize);            /** Create stream and return its writing fastbuf. **/
332 struct fastbuf *fbmem_clone_read(struct fastbuf *f);    /** Given a writing fastbuf, create a new reading fastbuf. **/
333
334 /***
335  * === Fastbufs on static buffers [[fbbuf]]
336  *
337  * The `fbbuf` back-end stores the stream in a given block of memory.
338  * This is useful for parsing and generating of complex data structures.
339  ***/
340
341 /**
342  * Creates a read-only fastbuf that takes its data from a given buffer.
343  * The fastbuf structure is allocated by the caller and pointed to by @f.
344  * The @buffer and @size specify the location and size of the buffer.
345  *
346  * In some cases, the front-ends can take advantage of rewriting the contents
347  * of the buffer temporarily. In this case, set @can_overwrite as described
348  * in <<internal,Internals>>. If you do not care, keep @can_overwrite zero.
349  *
350  * It is not possible to close this fastbuf. This implies that no tying to
351  * resources takes place.
352  */
353 void fbbuf_init_read(struct fastbuf *f, byte *buffer, uns size, uns can_overwrite);
354
355 /**
356  * Creates a write-only fastbuf which writes into a provided memory buffer.
357  * The fastbuf structure is allocated by the caller and pointed to by @f.
358  * An attempt to write behind the end of the buffer dies.
359  *
360  * Data are written directly into the buffer, so it is not necessary to call @bflush()
361  * at any moment.
362  *
363  * It is not possible to close this fastbuf. This implies that no tying to
364  * resources takes place.
365  */
366 void fbbuf_init_write(struct fastbuf *f, byte *buffer, uns size);
367
368 static inline uns fbbuf_count_written(struct fastbuf *f) /** Calculates, how many bytes were already written into the buffer. **/
369 {
370   return f->bptr - f->bstop;
371 }
372
373 /***
374  * === Fastbuf on recyclable growing buffers [[fbgrow]]
375  *
376  * The `fbgrow` back-end keeps the stream in a contiguous buffer stored in the
377  * main memory, but unlike <<fbmem,`fbmem`>>, the buffer does not have a fixed
378  * size and it is expanded to accomodate all data.
379  *
380  * At every moment, you can use `fastbuf->buffer` to gain access to the stream.
381  *
382  * All fastbufs of this type are tied to resources automatically.
383  ***/
384
385 struct mempool;
386
387 struct fastbuf *fbgrow_create(unsigned basic_size);     /** Create the growing buffer pre-allocated to @basic_size bytes. **/
388 struct fastbuf *fbgrow_create_mp(struct mempool *mp, unsigned basic_size); /** Create the growing buffer pre-allocated to @basic_size bytes. **/
389 void fbgrow_reset(struct fastbuf *b);                   /** Reset stream and prepare for writing. **/
390 void fbgrow_rewind(struct fastbuf *b);                  /** Prepare for reading (of already written data). **/
391
392 /**
393  * Can be used in any state of @b (for example when writing or after
394  * @fbgrow_rewind()) to return the pointer to internal buffer and its length in
395  * bytes. The returned buffer can be invalidated by further requests.
396  **/
397 uns fbgrow_get_buf(struct fastbuf *b, byte **buf);
398
399 /***
400  * === Fastbuf on memory pools [[fbpool]]
401  *
402  * The write-only `fbpool` back-end also keeps the stream in a contiguous
403  * buffer, but this time the buffer is allocated from within a memory pool.
404  ***/
405
406 struct fbpool { /** Structure for fastbufs & mempools. **/
407   struct fastbuf fb;
408   struct mempool *mp;
409 };
410
411 /**
412  * Initialize a new `fbpool`. The structure is allocated by the caller,
413  * so bclose() should not be called and no resource tying takes place.
414  **/
415 void fbpool_init(struct fbpool *fb);    /** Initialize a new mempool fastbuf. **/
416 /**
417  * Start a new continuous block and prepare for writing (see <<mempool:mp_start()>>).
418  * Provide the memory pool you want to use for this block as @mp.
419  **/
420 void fbpool_start(struct fbpool *fb, struct mempool *mp, uns init_size);
421 /**
422  * Close the block and return the address of its start (see <<mempool:mp_end()>>).
423  * The length can be determined by calling <<mempool:mp_size(mp, ptr)>>.
424  **/
425 void *fbpool_end(struct fbpool *fb);
426
427 /***
428  * === Atomic files for multi-threaded programs [[fbatomic]]
429  *
430  * This fastbuf backend is designed for cases when several threads
431  * of a single program append records to a common file and while the
432  * record can mix in an arbitrary way, the bytes inside a single
433  * record must remain uninterrupted.
434  *
435  * In case of files with fixed record size, we just allocate the
436  * buffer to hold a whole number of records and take advantage
437  * of the atomicity of the write() system call.
438  *
439  * With variable-sized records, we need another solution: when
440  * writing a record, we keep the fastbuf in a locked state, which
441  * prevents buffer flushing (and if the buffer becomes full, we extend it),
442  * and we wait for an explicit commit operation which write()s the buffer
443  * if the free space in the buffer falls below the expected maximum record
444  * length.
445  *
446  * Please note that initialization of the clones is not thread-safe,
447  * so you have to serialize it yourself.
448  *
449  * The atomic fastbufs are tied to resources automatically.
450  ***/
451
452 struct fb_atomic {
453   struct fastbuf fb;
454   struct fb_atomic_file *af;
455   byte *expected_max_bptr;
456   uns slack_size;
457 };
458 #define FB_ATOMIC(f) ((struct fb_atomic *)(f)->is_fastbuf)
459
460 /**
461  * Open an atomic fastbuf.
462  * If @master is NULL, the file @name is opened. If it is non-null,
463  * a new clone of an existing atomic fastbuf is created.
464  *
465  * If the file has fixed record length, just set @record_len to it.
466  * Otherwise set @record_len to the expected maximum record length
467  * with a negative sign (you need not fit in this length, but as long
468  * as you do, the fastbuf is more efficient) and call @fbatomic_commit()
469  * after each record.
470  *
471  * You can specify @record_len, if it is known (for optimisations).
472  *
473  * The file is closed when all fastbufs using it are closed.
474  **/
475 struct fastbuf *fbatomic_open(const char *name, struct fastbuf *master, uns bufsize, int record_len);
476 void fbatomic_internal_write(struct fastbuf *b);
477
478 /**
479  * Declare that you have finished writing a record. This is required only
480  * if a fixed record size was not specified.
481  **/
482 static inline void fbatomic_commit(struct fastbuf *b)
483 {
484   if (b->bptr >= ((struct fb_atomic *)b)->expected_max_bptr)
485     fbatomic_internal_write(b);
486 }
487
488 /*** === Configuring stream parameters [[bconfig]] ***/
489
490 enum bconfig_type {                     /** Parameters that could be configured. **/
491   BCONFIG_IS_TEMP_FILE,                 /* 0=normal file, 1=temporary file, 2=shared fd */
492   BCONFIG_KEEP_BACK_BUF,                /* Optimize for bi-directional access */
493 };
494
495 int bconfig(struct fastbuf *f, uns type, int data); /** Configure a fastbuf. Returns previous value. **/
496
497 /*** === Universal functions working on all fastbuf's [[ffbasic]] ***/
498
499 /**
500  * Close and free fastbuf.
501  * Can not be used for fastbufs not returned from function (initialized in a parameter, for example the one from `fbbuf_init_read`).
502  */
503 void bclose(struct fastbuf *f);
504 void bthrow(struct fastbuf *f, const char *id, const char *fmt, ...) FORMAT_CHECK(printf,3,4) NONRET;   /** Throw exception on a given fastbuf **/
505 int brefill(struct fastbuf *f, int allow_eof);
506 void bspout(struct fastbuf *f);
507 void bflush(struct fastbuf *f);                                 /** Write data (if it makes any sense, do not use for in-memory buffers). **/
508 void bseek(struct fastbuf *f, ucw_off_t pos, int whence);       /** Seek in the buffer. See `man fseek` for description of @whence. Only for seekable fastbufs. **/
509 void bsetpos(struct fastbuf *f, ucw_off_t pos);                 /** Set position to @pos bytes from beginning. Only for seekable fastbufs. **/
510 void brewind(struct fastbuf *f);                                /** Go to the beginning of the fastbuf. Only for seekable ones. **/
511 ucw_off_t bfilesize(struct fastbuf *f);                         /** How large is the file? -1 if not seekable. **/
512
513 static inline ucw_off_t btell(struct fastbuf *f)                /** Where am I (from the beginning)? **/
514 {
515   return f->pos + (f->bptr - f->bstop);
516 }
517
518 int bgetc_slow(struct fastbuf *f);
519 static inline int bgetc(struct fastbuf *f)                      /** Return next character from the buffer. **/
520 {
521   return (f->bptr < f->bstop) ? (int) *f->bptr++ : bgetc_slow(f);
522 }
523
524 int bpeekc_slow(struct fastbuf *f);
525 static inline int bpeekc(struct fastbuf *f)                     /** Return next character from the buffer, but keep the current position. **/
526 {
527   return (f->bptr < f->bstop) ? (int) *f->bptr : bpeekc_slow(f);
528 }
529
530 int beof_slow(struct fastbuf *f);
531 static inline int beof(struct fastbuf *f)                       /** Have I reached EOF? **/
532 {
533   return (f->bptr < f->bstop) ? 0 : beof_slow(f);
534 }
535
536 static inline void bungetc(struct fastbuf *f)                   /** Return last read character back. Only one back is guaranteed to work. **/
537 {
538   f->bptr--;
539 }
540
541 void bputc_slow(struct fastbuf *f, uns c);
542 static inline void bputc(struct fastbuf *f, uns c)              /** Write a single character. **/
543 {
544   if (f->bptr < f->bufend)
545     *f->bptr++ = c;
546   else
547     bputc_slow(f, c);
548 }
549
550 static inline uns bavailr(struct fastbuf *f)                    /** Return the length of the cached data to be read. Do not use directly. **/
551 {
552   return f->bstop - f->bptr;
553 }
554
555 static inline uns bavailw(struct fastbuf *f)                    /** Return the length of the buffer available for writing. Do not use directly. **/
556 {
557   return f->bufend - f->bptr;
558 }
559
560 uns bread_slow(struct fastbuf *f, void *b, uns l, uns check);
561 /**
562  * Read at most @l bytes of data into @b.
563  * Returns number of bytes read.
564  * 0 means end of file.
565  */
566 static inline uns bread(struct fastbuf *f, void *b, uns l)
567 {
568   if (bavailr(f) >= l)
569     {
570       memcpy(b, f->bptr, l);
571       f->bptr += l;
572       return l;
573     }
574   else
575     return bread_slow(f, b, l, 0);
576 }
577
578 /**
579  * Reads exactly @l bytes of data into @b.
580  * If at the end of file, it returns 0.
581  * If there are data, but less than @l, it dies.
582  */
583 static inline uns breadb(struct fastbuf *f, void *b, uns l)
584 {
585   if (bavailr(f) >= l)
586     {
587       memcpy(b, f->bptr, l);
588       f->bptr += l;
589       return l;
590     }
591   else
592     return bread_slow(f, b, l, 1);
593 }
594
595 void bwrite_slow(struct fastbuf *f, const void *b, uns l);
596 static inline void bwrite(struct fastbuf *f, const void *b, uns l) /** Writes buffer @b of length @l into fastbuf. **/
597 {
598   if (bavailw(f) >= l)
599     {
600       memcpy(f->bptr, b, l);
601       f->bptr += l;
602     }
603   else
604     bwrite_slow(f, b, l);
605 }
606
607 /**
608  * Reads a line into @b and strips trailing `\n`.
609  * Returns pointer to the terminating 0 or NULL on `EOF`.
610  * Dies if the line is longer than @l.
611  **/
612 char *bgets(struct fastbuf *f, char *b, uns l);
613 char *bgets0(struct fastbuf *f, char *b, uns l);        /** The same as @bgets(), but for 0-terminated strings. **/
614 /**
615  * Returns either length of read string (excluding the terminator) or -1 if it is too long.
616  * In such cases exactly @l bytes are read.
617  */
618 int bgets_nodie(struct fastbuf *f, char *b, uns l);
619
620 struct mempool;
621 struct bb_t;
622 /**
623  * Read a string, strip the trailing `\n` and store it into growing buffer @b.
624  * Dies if the line is longer than @limit.
625  **/
626 uns bgets_bb(struct fastbuf *f, struct bb_t *b, uns limit);
627 /**
628  * Read a string, strip the trailing `\n` and store it into buffer allocated from a memory pool.
629  **/
630 char *bgets_mp(struct fastbuf *f, struct mempool *mp);
631
632 struct bgets_stk_struct {
633   struct fastbuf *f;
634   byte *old_buf, *cur_buf, *src;
635   uns old_len, cur_len, src_len;
636 };
637 void bgets_stk_init(struct bgets_stk_struct *s);
638 void bgets_stk_step(struct bgets_stk_struct *s);
639
640 /**
641  * Read a string, strip the trailing `\n` and store it on the stack (allocated using alloca()).
642  **/
643 #define bgets_stk(fb) \
644   ({ struct bgets_stk_struct _s; _s.f = (fb); for (bgets_stk_init(&_s); _s.cur_len; _s.cur_buf = alloca(_s.cur_len), bgets_stk_step(&_s)); _s.cur_buf; })
645
646 /**
647  * Write a string, without 0 or `\n` at the end.
648  **/
649 static inline void bputs(struct fastbuf *f, const char *b)
650 {
651   bwrite(f, b, strlen(b));
652 }
653
654 /**
655  * Write string, including terminating 0.
656  **/
657 static inline void bputs0(struct fastbuf *f, const char *b)
658 {
659   bwrite(f, b, strlen(b)+1);
660 }
661
662 /**
663  * Write string and append a newline to the end.
664  **/
665 static inline void bputsn(struct fastbuf *f, const char *b)
666 {
667   bputs(f, b);
668   bputc(f, '\n');
669 }
670
671 void bbcopy_slow(struct fastbuf *f, struct fastbuf *t, uns l);
672 /**
673  * Copy @l bytes of data from fastbuf @f to fastbuf @t.
674  * `UINT_MAX` (`~0U`) means all data, even if more than `UINT_MAX` bytes remain.
675  **/
676 static inline void bbcopy(struct fastbuf *f, struct fastbuf *t, uns l)
677 {
678   if (bavailr(f) >= l && bavailw(t) >= l)
679     {
680       memcpy(t->bptr, f->bptr, l);
681       t->bptr += l;
682       f->bptr += l;
683     }
684   else
685     bbcopy_slow(f, t, l);
686 }
687
688 int bskip_slow(struct fastbuf *f, uns len);
689 static inline int bskip(struct fastbuf *f, uns len) /** Skip @len bytes without reading them. **/
690 {
691   if (bavailr(f) >= len)
692     {
693       f->bptr += len;
694       return 1;
695     }
696   else
697     return bskip_slow(f, len);
698 }
699
700 /*** === Direct I/O on buffers ***/
701
702 /**
703  * Begin direct reading from fastbuf's internal buffer to avoid unnecessary copying.
704  * The function returns a buffer @buf together with its length in bytes (zero means EOF)
705  * with cached data to be read.
706  *
707  * Some back-ends allow the user to modify the data in the returned buffer to avoid unnecessary.
708  * If the back-end allows such modifications, it can set `f->can_overwrite_buffer` accordingly:
709  *
710  *   - 0 if no modification is allowed,
711  *   - 1 if the user can modify the buffer on the condition that
712  *       the modifications will be undone before calling the next
713  *       fastbuf operation
714  *   - 2 if the user is allowed to overwrite the data in the buffer
715  *       if @bdirect_read_commit_modified() is called afterwards.
716  *       In this case, the back-end must be prepared for trimming
717  *       of the buffer which is done by the commit function.
718  *
719  * The reading must be ended by @bdirect_read_commit() or @bdirect_read_commit_modified(),
720  * unless the user did not read or modify anything.
721  **/
722 static inline uns bdirect_read_prepare(struct fastbuf *f, byte **buf)
723 {
724   if (f->bptr == f->bstop && !f->refill(f))
725     {
726       *buf = NULL;  // This is not needed, but it helps to get rid of spurious warnings
727       return 0;
728     }
729   *buf = f->bptr;
730   return bavailr(f);
731 }
732
733 /**
734  * End direct reading started by @bdirect_read_prepare() and move the cursor at @pos.
735  * Data in the returned buffer must be same as after @bdirect_read_prepare() and
736  * @pos must point somewhere inside the buffer.
737  **/
738 static inline void bdirect_read_commit(struct fastbuf *f, byte *pos)
739 {
740   f->bptr = pos;
741 }
742
743 /**
744  * Similar to @bdirect_read_commit(), but accepts also modified data before @pos.
745  * Note that such modifications are supported only if `f->can_overwrite_buffer == 2`.
746  **/
747 static inline void bdirect_read_commit_modified(struct fastbuf *f, byte *pos)
748 {
749   f->bptr = pos;
750   f->buffer = pos;      /* Avoid seeking backwards in the buffer */
751 }
752
753 /**
754  * Start direct writing to fastbuf's internal buffer to avoid copy overhead.
755  * The function returns the length of the buffer in @buf (at least one byte)
756  * where we can write to. The operation must be ended by @bdirect_write_commit(),
757  * unless nothing is written.
758  **/
759 static inline uns bdirect_write_prepare(struct fastbuf *f, byte **buf)
760 {
761   if (f->bptr == f->bufend)
762     f->spout(f);
763   *buf = f->bptr;
764   return bavailw(f);
765 }
766
767 /**
768  * Commit the data written to the buffer returned by @bdirect_write_prepare().
769  * The length is specified by @pos which must point just after the written data.
770  * Also moves the cursor to @pos.
771  **/
772 static inline void bdirect_write_commit(struct fastbuf *f, byte *pos)
773 {
774   f->bptr = pos;
775 }
776
777 /*** === Formatted output ***/
778
779 /**
780  * printf into a fastbuf.
781  **/
782 int bprintf(struct fastbuf *b, const char *msg, ...)
783   FORMAT_CHECK(printf,2,3);
784 int vbprintf(struct fastbuf *b, const char *msg, va_list args); /** vprintf into a fastbuf. **/
785
786 #endif