关于ffmpeg中的AV_CLASS 和 priv_data的设计技巧

AVClass 和 priv_data 是 FFmpeg 中实现封装和多态的关键设计技巧，下面我将分别介绍它们的设计原理和使用方法。

一、AVClass 的设计原理

AVClass 是一个类似于 C++ 中虚基类（virtual base class）的结构体，用于实现多继承的功能。它定义了一系列函数指针，这些函数指针可以被子类所覆盖，从而实现子类对父类的重载（override）。AVClass 结构体中的函数指针通常都是静态的，也就是说，它们并不依赖于具体的对象实例，从而避免了在运行时动态绑定的成本。

AVClass 在 FFmpeg 中的具体应用有很多，其中比较重要的是作为 AVCodecContext 的一个成员变量，用于表示编解码器的类型信息和参数设置。对于每个 AVCodecContext 实例，都会有一个 AVClass 结构体与之对应。这样，每个编解码器都可以通过 AVClass 中的函数指针来访问对应的解码和编码函数，从而实现多态性。

二、使用 AVClass 的方法

下面给出一个使用 AVClass 的示例：

1. 定义一个继承了 AVClass 的结构体：

   typedef struct MyAVCodecContext {
       const AVClass *class;
       int my_param;
   } MyAVCodecContext;

2. 实现 MyAVCodecContext 的构造函数和析构函数：

   static void my_codec_context_init(MyAVCodecContext *ctx)
   {
       ctx->my_param = 42;
   }
   
   static void my_codec_context_free(MyAVCodecContext *ctx)
   {
       // do some cleanup work
   }

3. 定义一个子类，继承自 MyAVCodecContext：

   typedef struct MyAVCodecContext2 {
       MyAVCodecContext parent;
       int my_param2;
   } MyAVCodecContext2;

4. 实现 MyAVCodecContext2 的构造函数和析构函数：

   static void my_codec_context_2_init(MyAVCodecContext2 *ctx)
   {
       my_codec_context_init((MyAVCodecContext *) ctx);
       ctx->my_param2 = 24;
   }
   
   static void my_codec_context_2_free(MyAVCodecContext2 *ctx)
   {
       my_codec_context_free((MyAVCodecContext *) ctx);
       // do some additional cleanup work
   }

5. 实现 AVClass 中的函数指针：

   static const AVClass my_av_class = {
       .class_name = "MyAVCodecContext",
       .item_name  = av_default_item_name,
       .option     = my_codec_context_option,
       .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
   };
   
   static int my_codec_context_option(void *obj, const char *key, const char *val)
   {
       MyAVCodecContext *ctx = obj;
   
       if (!strcmp(key, "my_param")) {
           ctx->my_param = atoi(val);
           return 0;
       }
   
       return AVERROR_OPTION_NOT_FOUND;
   }

6. 在创建时设置类指针：

   MyAVCodecContext2 *ctx2 = av_mallocz(sizeof(MyAVCodecContext2));
   ctx2->parent.class = &my_av_class;
   my_codec_context_2_init(ctx2);

   三、priv_data 的设计原理

   在 FFmpeg 中，很多数据结构都有私有数据（priv_data），私有数据是指某个结构体中仅该结构体所包含、外部无法直接访问的成员变量。使用私有数据的主要目的是为了实现数据的封装和隐藏，从而保护内部的属性和操作不受外部的干扰。

   在 FFmpeg 中，私有数据通常是通过 void 类型的指针来实现的。对于每个数据结构，都有一个指向私有数据的指针，在创建时会动态地分配内存，并将指针赋值给该数据结构的 priv_data 成员变量。这样，外部代码就不能直接访问数据结构中的私有数据，只能通过公共的操作函数来访问或修改私有数据。

   四、使用 priv_data 的方法

   下面给出一个使用 priv_data 的示例：

1. 定义一个包含私有数据的结构体：

   typedef struct MyAVCodecContext {
       int my_public_param;
       void *priv_data;
   } MyAVCodecContext;

2. 定义私有数据的结构体：

   typedef struct MyAVCodecContextPriv {
       int my_private_param;
   } MyAVCodecContextPriv;

3. 实现操作私有数据的函数：

   static void my_codec_context_priv_init(MyAVCodecContextPriv *priv)
   {
       priv->my_private_param = 42;
   }
   
   static void my_codec_context_priv_free(MyAVCodecContextPriv *priv)
   {
       // do some cleanup work
   }

4. 实现公共的操作函数：

   static void my_codec_context_init(MyAVCodecContext *ctx)
   {
       ctx->priv_data = av_mallocz(sizeof(MyAVCodecContextPriv));
       my_codec_context_priv_init(ctx->priv_data);
       ctx->my_public_param = 24;
   }
   
   static void my_codec_context_free(MyAVCodecContext *ctx)
   {
       my_codec_context_priv_free(ctx->priv_data);
       av_free(ctx->priv_data);
       // do some additional cleanup work
   }

5. 在创建时设置私有数据的指针：

   MyAVCodecContext *ctx = av_mallocz(sizeof(MyAVCodecContext));
   my_codec_context_init(ctx);

   通过使用 priv_data，可以有效地实现数据的封装和隐藏，从而保护内部的属性和操作不受外部的干扰。