libs/serialization/doc/dataflow.html

   1 <!doctype HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd">
   2 <html>
   3 <!--
   4 (C) Copyright 2002-4 Robert Ramey - http://www.rrsd.com .
   5 Use, modification and distribution is subject to the Boost Software
   6 License, Version 1.0. (See accompanying file LICENSE_1_0.txt or copy at
   7 http://www.boost.org/LICENSE_1_0.txt)
   8 -->
   9 <head>
  10 <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">
  11 <link rel="stylesheet" type="text/css" href="../../../boost.css">
  12 <link rel="stylesheet" type="text/css" href="style.css">
  13 <title>Serialization - Dataflow Iterators</title>
  14 </head>
  15 <body link="#0000ff" vlink="#800080">
  16 <table border="0" cellpadding="7" cellspacing="0" width="100%" summary="header">
  17   <tr>
  18     <td valign="top" width="300">
  19       <h3><a href="../../../index.htm"><img height="86" width="277" alt="C++ Boost" src="../../../boost.png" border="0"></a></h3>
  20     </td>
  21     <td valign="top">
  22       <h1 align="center">Serialization</h1>
  23       <h2 align="center">Dataflow Iterators</h2>
  24     </td>
  25   </tr>
  26 </table>
  27 <hr>
  28 <h3>Motivation</h3>
  29 Consider the problem of translating an arbitrary length sequence of 8 bit bytes
  30 to base64 text. Such a process can be summarized as:
  31 <p>
  32 source =&gt; 8 bit bytes =&gt; 6 bit integers =&gt; encode to base64 characters =&gt; insert line breaks =&gt; destination
  33 <p>
  34 We would prefer the solution that is:
  35 <ul>
  36   <li>Decomposable. so we can code, test, verify and use each (simple) stage of the conversion
  37   independently.
  38   <li>Composable. so we can use this composite as a new component somewhere else.
  39   <li>Efficient, so we're not required to re-implement it again.
  40   <li>Scalable, so that it works well for short and arbitrarily long sequences.
  41 </ul>
  42 The approach that comes closest to meeting these requirements is that described
  43 and implemented with <a href="../../iterator/doc/index.html">Iterator Adaptors</a>.
  44 The fundamental feature of an Iterator Adaptor template that makes it interesting to
  45 us is that it takes as a parameter a base iterator from which it derives its
  46 input. This suggests that something like the following might be possible.
  47 <pre><code>
  48 typedef
  49     insert_linebreaks&lt;         // insert line breaks every 76 characters
  50         base64_from_binary&lt;    // convert binary values to base64 characters
  51             transform_width&lt;   // retrieve 6 bit integers from a sequence of 8 bit bytes
  52                 const char *,
  53                 6,
  54                 8
  55             &gt;
  56         &gt;
  57         ,76
  58     &gt;
  59     base64_text; // compose all the above operations in to a new iterator
  60
  61 std::copy(
  62     base64_text(address),
  63     base64_text(address + count),
  64     ostream_iterator&lt;CharType&gt;(os)
  65 );
  66 </code></pre>
  67 Indeed, this seems to be exactly the kind of problem that iterator adaptors are
  68 intended to address.  The Iterator Adaptor library already includes
  69 modules which can be configured to implement some of the operations above.  For example,
  70 included is <a target="transform_iterator" href="../../iterator/doc/transform_iterator.html">
  71 transform_iterator</a>, which can be used to implement 6 bit integer =&gt; base64 code.
  72
  73 <h3>Dataflow Iterators</h3>
  74 Unfortunately, not all iterators which inherit from Iterator Adaptors are guaranteed
  75 to meet the composability goals stated above.  To accomplish this purpose, they have
  76 to be written with some additional considerations in mind.
  77
  78 We define a Dataflow Iterator as an class inherited from <code style="white-space: normal">iterator_adaptor</code> which
  79 fulfills a small set of additional requirements.
  80
  81 <h4>Templated Constructors</h4>
  82 <p>
  83 Templated constructor have the form:
  84 <pre><code>
  85 template&lt;class T&gt;
  86 dataflow_iterator(T start) :
  87     iterator_adaptor(Base(start))
  88 {}
  89 </code></pre>
  90 When these constructors are applied to our example of above, the following code is generated:
  91 <pre><code>
  92 std::copy(
  93     insert_linebreaks(
  94         base64_from_binary(
  95             transform_width(
  96                 address
  97             ),
  98         )
  99     ),
 100     insert_linebreaks(
 101         base64_from_binary(
 102             transform_width(
 103                 address + count
 104             )
 105         )
 106     )
 107     ostream_iterator&lt;char&gt;(os)
 108 );
 109 </code></pre>
 110 The recursive application of this template is what automatically generates the
 111 constructor <code style="white-space: normal">base64_text(const char *)</code>  in our example above.  The original
 112 Iterator Adaptors include a <code style="white-space: normal">make_xxx_iterator</code> to fulfill this function.
 113 However, I believe these are unwieldy to use compared to the above solution using
 114 Templated constructors.
 115
 116 <h4>Dereferencing</h4>
 117 Dereferencing some iterators can cause problems.  For example, a natural
 118 way to write a <code style="white-space: normal">remove_whitespace</code> iterator is to increment past the initial
 119 whitespaces when the iterator is constructed.  This will fail if the iterator passed to the
 120 constructor "points" to  the end of a string.  The
 121 <a target="filter_iterator" href="../../iterator/doc/filter_iterator.html">
 122 <code style="white-space: normal">filter_iterator</code></a> is implemented
 123 in this way so it can't be used in our context. So, for implementation of this iterator,
 124 space removal is deferred until the iterator actually is dereferenced.
 125
 126 <h4>Comparison</h4>
 127 The default implementation of iterator equality of <code style="white-space: normal">iterator_adaptor</code> just
 128 invokes the equality operator on the base iterators.  Generally this is satisfactory.
 129 However, this implies that other operations (E. G. dereference) do not prematurely
 130 increment the base iterator.  Avoiding this can be surprisingly tricky in some cases.
 131 (E.G. transform_width)
 132
 133 <p>
 134 Iterators which fulfill the above requirements should be composable and the above sample
 135 code should implement our binary to base64 conversion.
 136
 137 <h3>Iterators Included in the Library</h3>
 138 Dataflow iterators for the serialization library are all defined in the hamespace
 139 <code style="white-space: normal">boost::archive::iterators</code> included here are:
 140 <dl class="index">
 141   <dt><a target="base64_from_binary" href="../../../boost/archive/iterators/base64_from_binary.hpp">
 142   base64_from_binary</a></dt>
 143   <dd>transforms a sequence of integers to base64 text</dd>
 144
 145   <dt><a target="base64_from_binary" href="../../../boost/archive/iterators/binary_from_base64.hpp">
 146   binary_from_base64</a></dt>
 147   <dd>transforms a sequence of base64 characters to a sequence of integers</dd>
 148
 149   <dt><a target="insert_linebreaks" href="../../../boost/archive/iterators/insert_linebreaks.hpp">
 150   insert_linebreaks</a></dt>
 151   <dd>given a sequence, creates a sequence with newline characters inserted</dd>
 152
 153   <dt><a target="mb_from_wchar" href="../../../boost/archive/iterators/mb_from_wchar.hpp">
 154   mb_from_wchar</a></dt>
 155   <dd>transforms a sequence of wide characters to a sequence of multi-byte characters</dd>
 156
 157   <dt><a target="remove_whitespace" href="../../../boost/archive/iterators/remove_whitespace.hpp">
 158   remove_whitespace</a></dt>
 159   <dd>given a sequence of characters, returns  a sequence with the white characters
 160   removed.  This is  a derivation from the <code style="white-space: normal">boost::filter_iterator</code></dd>
 161
 162   <dt><a target="transform_width" href="../../../boost/archive/iterators/transform_width.hpp">
 163   transform_width</a></dt>
 164   <dd>transforms a sequence of x bit elements into a sequence of y bit elements.  This
 165   is a key component in iterators which translate to and from base64 text.</dd>
 166
 167   <dt><a target="wchar_from_mb" href="../../../boost/archive/iterators/wchar_from_mb.hpp">
 168   wchar_from_mb</a></dt>
 169   <dd>transform a sequence of multi-byte characters in the current locale to wide characters.</dd>
 170
 171   <dt><a target="xml_escape" href="../../../boost/archive/iterators/xml_escape.hpp">
 172   xml_escape</a></dt>
 173   <dd>escapes xml meta-characters from xml text</dd>
 174
 175   <dt><a target="xml_unescape" href="../../../boost/archive/iterators/xml_unescape.hpp">
 176   xml_unescape</a></dt>
 177   <dd>unescapes xml escape sequences to create a sequence of normal text<dd>
 178 </dl>
 179 <p>
 180 The standard stream iterators don't quite work for us.  On systems which implement <code style="white-space: normal">wchar_t</code>
 181 as unsigned short integers (E.G. VC 6) they didn't function as I expected. I also made some
 182 adjustments to be consistent with our concept of Dataflow Iterators.  Like the rest of our
 183 iterators, they are found in the namespace <code style="white-space: normal">boost::archive::interators</code> to avoid
 184 conflicts with the standard library versions.
 185 <dl class = "index">
 186   <dt><a target="istream_iterator" href="../../../boost/archive/iterators/istream_iterator.hpp">
 187   istream_iterator</a></dt>
 188   <dt><a target="ostream_iterator" href="../../../boost/archive/iterators/ostream_iterator.hpp">
 189   ostream_iterator</a></dt>
 190 </dl>
 191
 192 <hr>
 193 <p><i>&copy; Copyright <a href="http://www.rrsd.com">Robert Ramey</a> 2002-2004.
 194 Distributed under the Boost Software License, Version 1.0. (See
 195 accompanying file LICENSE_1_0.txt or copy at http://www.boost.org/LICENSE_1_0.txt)
 196 </i></p>
 197 </body>
 198 </html>