音视频开发之旅（22) STL 之容器：精彩细节，尽情探索

2024-02-17 00:00:09

在音视频开发领域，数据的组织和处理至关重要。这时，C++标准模板库（STL）就成为了我们的得力助手，它提供的容器类能够高效地存储、管理和操作数据，为音视频开发提供了强大的支持。今天，我们就来深入探讨STL容器在音视频开发中的应用。

STL库提供了丰富的容器类型，每种容器都有其独特的特性和适用场景。我们可以根据实际需求选择合适的容器，例如：

1. 使用vector存储音频数据：

假设我们需要处理一段音频数据，每个音频采样点可以用一个int16_t类型表示。我们可以使用vector<int16_t>来存储这些采样点，形成一个音频数据缓冲区。vector的连续内存布局使得我们可以方便地进行音频数据的读取和处理，例如进行音频特效处理或者编码操作。

#include <vector>

// ...

std::vector<int16_t> audioBuffer;
// 读取音频数据到audioBuffer
// ...
// 对audioBuffer进行处理
// ...

2. 使用list管理视频帧队列：

在视频处理中，我们经常需要将视频帧存储在一个队列中，以便进行后续的编码、解码或者特效处理。这时，我们可以使用list来实现这个队列。list的双向链表结构使得在队列头部和尾部插入和删除元素都非常高效，这对于实时视频处理非常重要。

#include <list>

// ...

std::list<VideoFrame> frameQueue;
// 将新的视频帧添加到队列尾部
frameQueue.push_back(newFrame);
// 从队列头部取出视频帧进行处理
VideoFrame currentFrame = frameQueue.front();
frameQueue.pop_front();
// ...

3. 使用map存储音视频文件的元数据：

音视频文件通常包含一些元数据，例如文件名、创建时间、时长、编码格式等等。我们可以使用map来存储这些元数据，将元数据的名称作为键，元数据的值作为值。map的键值对结构和高效的查找功能使得我们可以方便地访问和管理这些元数据。

#include <map>
#include <string>

// ...

std::map<std::string, std::string> metadata;
metadata["filename"] = "myvideo.mp4";
metadata["duration"] = "120";
metadata["codec"] = "H.264";
// ...
// 获取视频时长
std::string duration = metadata["duration"];
// ...

4. 使用set存储唯一的音频轨道：

一个音频文件可能包含多个轨道，例如立体声的左右声道，或者多语言的音轨。如果我们需要存储这些轨道，并且保证每个轨道只出现一次，我们可以使用set。set会自动剔除重复的元素，并且按照元素的值进行排序。

#include <set>

// ...

std::set<AudioTrack> audioTracks;
// 添加音频轨道
audioTracks.insert(track1);
audioTracks.insert(track2);
// ...

5. 使用deque实现循环缓冲区：

在一些音视频处理场景中，我们需要使用循环缓冲区来存储数据。例如，在音频采集时，我们可以使用循环缓冲区来存储采集到的音频数据，当缓冲区满了之后，新的数据会覆盖掉最旧的数据。我们可以使用deque来实现循环缓冲区，利用deque在头部和尾部都能高效地插入和删除元素的特性。

#include <deque>

// ...

std::deque<int16_t> circularBuffer(bufferSize);
// 添加新的音频数据
circularBuffer.push_back(newData);
// 如果缓冲区满了，移除最旧的数据
if (circularBuffer.size() > bufferSize) {
  circularBuffer.pop_front();
}
// ...