1 FFmpeg內(nèi)存管理原理

數(shù)據(jù)包管理過程中當(dāng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到新的數(shù)據(jù)包時存在兩種操作一種是數(shù)據(jù)包之間相互獨立，當(dāng)新創(chuàng)建一份數(shù)據(jù)包時，需要將原來的數(shù)據(jù)重新申請一個數(shù)據(jù)空間并且將數(shù)據(jù)拷貝到新的數(shù)據(jù)包中，具體過程如下圖所示。這種數(shù)據(jù)包的管理優(yōu)勢是在于數(shù)據(jù)之間相互獨立，不會存在數(shù)據(jù)干擾的問題，但是缺點也很明顯就是消耗的內(nèi)存大大增加，同時數(shù)據(jù)之間的拷貝也是耗時的。

另一種內(nèi)存管理的方式是，只新增數(shù)據(jù)包對象，用于管理數(shù)據(jù)對象，對于數(shù)據(jù)本身采用同一個內(nèi)存空間進行管理，當(dāng)所有的內(nèi)存引用為0時釋放這片內(nèi)存空間，具體如下圖所示。這種方式的優(yōu)勢就是數(shù)據(jù)占用內(nèi)存最小化，同時大大減少數(shù)據(jù)拷貝的耗時問題；缺點是增加了內(nèi)存管理的難度。FFmpeg正是采用這種內(nèi)存管理的方式進行數(shù)據(jù)包和數(shù)據(jù)幀的管理。

2 FFmpeg內(nèi)存管理實現(xiàn)

2.1 AVPacket實現(xiàn)

AVPacket 內(nèi)存模型如下圖所示，AVBuffer存放具體數(shù)據(jù)，AVBufferRef用于管理AVBuffer，AVPacket 是實際對外數(shù)據(jù)包體。

引用計數(shù)加一和引用計數(shù)減一一個逆過程，具體如下圖所示，加一主要是增加AVBufferRef和引用計數(shù)；減一主要是釋放AVBufferRef和引用計數(shù)減少。當(dāng)引用計數(shù)減到0時，需要釋放AVBuffer數(shù)據(jù)區(qū)。

源碼走讀如下所示：

//1 申請AVPacket內(nèi)存，并初始化
AVPacket *av_packet_alloc(void)
{
	//1 分配AVPacket 內(nèi)存
	//2 將AVPacket解引用
	av_packet_unref
	{
		//AVPacket 初始化
		av_init_packet
	}
}
//釋放AVPacket內(nèi)存，引用減1
void av_packet_free(AVPacket **pkt);
//初始化AVPacket
void av_init_packet(AVPacket *pkt);
//新申請AVPacket的數(shù)據(jù)空間
int av_new_packet(AVPacket *pkt, int size)
{
	//分配AVBufferRef內(nèi)存空間
	packet_alloc
	{
		av_buffer_realloc
		{
			//分配AVBufferRef內(nèi)存
			av_buffer_create
			{
				//先分配AVBuffer，并且注冊釋放回調(diào)函數(shù)，refcount引用計數(shù)加一
				//再分配AVBufferRef，并將指針與AVBuffer綁定
			}
		}
	}
}
//引用計數(shù)加一
AVBufferRef *av_buffer_ref(AVBufferRef *buf)
{
	//新分配一個AVBufferRef；將舊的AVBufferRef復(fù)制給它，同時引用計數(shù)加1
	*ret = *buf;//結(jié)構(gòu)體賦值的方式，淺拷貝
}
//引用計數(shù)減一
void av_buffer_unref(AVBufferRef **buf)
{
	//AVBufferRef釋放，同時AVBuffer計數(shù)減一，當(dāng)計數(shù)為1時釋放
	buffer_replace
	{
		//利用回調(diào)釋放數(shù)據(jù)
		b->free
	}
}

2.2 AVFrame實現(xiàn)

AVFrame實現(xiàn)原理與AVPacket 一致，都是利用AVBufferRef進行引用計數(shù)的管理，同時數(shù)據(jù)存儲在AVBuffer中，只有保存一份，av_frame_ref負(fù)責(zé)將引用計數(shù)加一，av_frame_unref引用計數(shù)減一，當(dāng)引用計數(shù)減到0后，進行數(shù)據(jù)釋放。

3 FFmpeg內(nèi)存接口實踐

利用qt進行FFmpeg環(huán)境構(gòu)建，首先是下載FFmpeg依賴庫和頭文件,這里使用的是win32的已經(jīng)編譯好的FFmpeg庫，ffmpeg-4.2.1-win32-dev頭文件和庫。
首先構(gòu)建一個空的c項目，同時創(chuàng)建好需要測試的avpacket文件，在依賴項.pro文件需要添加對FFmpeg的依賴，包括兩部分一個是頭文件路徑，第二是庫路徑。具體如下所示。

win32{
INCLUDEPATH += $$PWD/ffmpeg-4.2.1-win32-dev/include
LIBS += $$PWD/ffmpeg-4.2.1-win32-dev/lib/avformat.lib   \
        $$PWD/ffmpeg-4.2.1-win32-dev/lib/avcodec.lib    \
        $$PWD/ffmpeg-4.2.1-win32-dev/lib/avdevice.lib   \
        $$PWD/ffmpeg-4.2.1-win32-dev/lib/avfilter.lib   \
        $$PWD/ffmpeg-4.2.1-win32-dev/lib/avutil.lib     \
        $$PWD/ffmpeg-4.2.1-win32-dev/lib/postproc.lib   \
        $$PWD/ffmpeg-4.2.1-win32-dev/lib/swresample.lib \
        $$PWD/ffmpeg-4.2.1-win32-dev/lib/swscale.lib
}

注意ffmpeg-4.2.1-win32-dev文件放到項目的根路徑如下所示。

接下來是測試FFmpeg是否可以正常使用，具體測試程序如下,獲取FFmpeg的版本。

執(zhí)行效果如下所示：

1 實現(xiàn)簡單的內(nèi)存分配和釋放操作
需要注意的點：

• av_packet_alloc內(nèi)部會進行初始化，所以不需要再調(diào)用av_init_packet初始化；
• av_packet_free內(nèi)部會進行解引用，所以不需要再調(diào)用av_packet_unref；
• av_init_packet一定不能在av_new_packet之后使用會造成內(nèi)存泄漏
• 對同一個AVPacket進行多次av_packet_ref而沒有av_packet_unref會造成內(nèi)存泄漏。

av_new_packet用于分配到：AVBufferRef引用管理，同時會分配數(shù)據(jù)部分AVBuffer，同時引用計數(shù)設(shè)置refcount為1.

經(jīng)過av_packet_move_ref之后AVBufferRef整體被轉(zhuǎn)移到pkt2中，同時會調(diào)用av_init_packet初始化pkt；

經(jīng)過av_packet_clone之后會主動分配一個AVPacket因此不需要事先分配alloc一個；clone后pkt和pkt2數(shù)據(jù)區(qū)都是指向同一個AVFrame數(shù)據(jù)區(qū)。

經(jīng)過av_packet_ref后，pkt2首先需要av_packet_alloc一個AVPacket，然后經(jīng)過此函數(shù)后會分配AVBufferRef和將數(shù)據(jù)指向同一個AVFrame數(shù)據(jù)區(qū)。

AVFrame幀的操作與packet分配原理一致，使用方式也類似。主要包括幾個步驟一個是av_frame_alloc分配一個AVFrame幀，然后稍微有點不同的是需要為幀進行初始化，然后來確認(rèn)是視頻幀還是音頻幀。第二步是av_frame_get_buffer獲取幀的數(shù)據(jù)區(qū)也就是AVBufferRef和AVBuffer這里有一個比較特殊的地方是這里預(yù)制了一個長度為8的AVBufferRef指針數(shù)組，主要是用于不同的數(shù)據(jù)存儲格式不一樣需要多個內(nèi)存空間。最后是確保AVFrame是可寫的，在進行數(shù)據(jù)操作。釋放利用av_frame_free。

獲取分配數(shù)據(jù)幀的需要設(shè)置相關(guān)的參數(shù)，幀的數(shù)據(jù)格式；如果是視頻需要設(shè)置分辨率；如果是音頻需要設(shè)置步長，通道數(shù)等參數(shù)；主要原因是分配數(shù)據(jù)時根據(jù)這些參數(shù)計算分配數(shù)據(jù)空間大小。
文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-424080.html

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