c++ - 实时音频，快速循环中的临时缓冲区，不同的方法

Question

我的应用程序必须处理实时音频，为此我必须创建一个临时缓冲区来保存处理过的音频，直到它到达驱动程序为止。我用多线程来做到这一点，所以我基本上是这样做的:

float *ProcessChunk(int sf)
{
  float tmp = new float[sf]; // Remember to delete[]
  for (int s=0; s<sf; ++s)
    tmp[s] = myProcessor->Tick(); // an external class that does the audio processing and returns the result per sample
}

void AudioCallbackFunction(void *outputBuffer, int sampleFrames)
{
  float *out = (float*)outputBuffer;

  auto t1 = async(launch::async, &ProcessChunk, sampleFrames);
  float *b = t1.get();

  for (int s=0; s<sampleFrames; ++s)
  {
    *out++ = b[s];
  }

  delete[] b;
}

在上述完美运行的示例中，每次调用 ProcessChunk() 时，都会创建一个新的 float 缓冲区，然后在 AudioCallbackFunction() 中将其删除.

另一种方法是使用 vector :

vector<float> ProcessChunk(int sf)
{
  vector<float> tmp;
  for (int s=0; s<sf; ++s)
    tmp[s] = myProcessor->Tick();

  return tmp;
}

void AudioCallbackFunction(void *outputBuffer, int sampleFrames)
{
  float *out = (float*)outputBuffer;

  auto t1 = async(launch::async, &ProcessChunk, sampleFrames);
  vector<float> b = t1.get(); // get another copy of the vector?

  for (int s=0; s<sampleFrames; ++s)
  {
    *out++ = b[s];
  }
}

另一种替代方法是在程序启动时只创建一次 float 缓冲区，并在程序退出时删除它:

float *tmp;
// Once i know the exact value of sampleFrames
tmp = new float[sampleFrames];

float *ProcessChunk(int sf)
{
  for (int s=0; s<sf; ++s)
    tmp[s] = myProcessor->Tick();
}

void AudioCallbackFunction(void *outputBuffer, int sampleFrames)
{
  float *out = (float*)outputBuffer;

  auto t1 = async(launch::async, &ProcessChunk, sampleFrames);
  float *b = t1.get();

  for (int s=0; s<sampleFrames; ++s)
  {
    *out++ = b[s];
  }
}

// in main() when the program quits
delete[] tmp;

请注意，上面的代码只是一个示例，我的实际代码使用了多个线程并使用了立体声音频。只使用一个线程将其变成“多线程”是没有意义的，因此请不要对此发表评论。

问题:

1. vector 分配和解除分配的速度有多快？
2. 在非常快速的循环中连续创建然后删除内存缓冲区有多安全？
3. 您认为哪种方法更安全？

Answer 1

1. 足够快。 vector 为元素分配的内存是连续的。
2. 这在通用硬件上并不是真正的安全问题，因为您不希望内存用完。如果您正在实现驱动程序或此代码需要在嵌入式系统中运行，则可能会有所不同。

3. 最安全的方法是 vector 方法，前提是您的操作正确(ProcessChunk 不会调整 vector 的大小)。

   方法一可以，但还是手动管理内存。如果您不记得删除[] 怎么办？

   使用global 缓冲区需要额外注意线程安全。多少取决于你的真实代码。

你可以结合 vector 和唯一缓冲区:

vector<float> permbuffer; 

void ProcessChunk(vector<float>& perm, int sf)
{
  //perm size will eventually converge.
  perm.resize(sf);
  for (int s=0; s<sf; ++s)
    perm[s] = myProcessor->Tick();

  return; //good practice would be to return effectively read
}

void AudioCallbackFunction(void *outputBuffer, int sampleFrames)
{
  float *out = (float*)outputBuffer;

  //ditch async for thread to use references
  std::thread t(ProcessChunk, std::ref(permbuffer), sampleFrames);
  t.wait();

  for (int s=0; s<sampleFrames; ++s)
  {
    *out++ = permbuffer[s];
  }
}