前言

眾所周知，FFmpeg 在解碼的時候，無論輸入文件是 MP4 文件還是 FLV 文件，或者其它文件格式，都能正確解封裝、解碼，而代碼不需要針對不同的格式做出任何改變，這是面向對象中很常見的多態特性，但 FFmpeg 是用 C 語言編寫的，那么它是如何使用 C 語言實現了多態特性的呢？

要解決這個問題，首先需要從函數 av_register_all 說起。

av_register_all

av_register_all 是幾乎所有 FFmpeg 程序中第一個被調用的函數，用于注冊在編譯 FFmpeg 時設置了 --enable 選項的封裝器、解封裝器、編碼HX器、解碼HX器等。源碼如下：

#define REGISTER_MUXER(X, x)                                            \{                                                                   \extern AVOutputFormat ff_##x##_muxer;                           \if (CONFIG_##X##_MUXER)                                         \av_register_output_format(&ff_##x##_muxer);                 \}#define REGISTER_DEMUXER(X, x)                                          \{                                                                   \extern AVInputFormat ff_##x##_demuxer;                          \if (CONFIG_##X##_DEMUXER)                                       \av_register_input_format(&ff_##x##_demuxer);                \}#define REGISTER_MUXDEMUX(X, x) REGISTER_MUXER(X, x); REGISTER_DEMUXER(X, x)static void register_all(void)
{// 注冊編解碼HX器avcodec_register_all();// 注冊封裝器、解封裝器/* (de)muxers */REGISTER_MUXER   (A64,              a64);REGISTER_DEMUXER (AA,               aa);REGISTER_DEMUXER (AAC,              aac);REGISTER_MUXDEMUX(AC3,              ac3);REGISTER_MUXDEMUX(FLV,              flv);REGISTER_MUXDEMUX(GIF,              gif);.../* image demuxers */REGISTER_DEMUXER (IMAGE_BMP_PIPE,        image_bmp_pipe);REGISTER_DEMUXER (IMAGE_JPEG_PIPE,       image_jpeg_pipe);REGISTER_DEMUXER (IMAGE_SVG_PIPE,        image_svg_pipe);REGISTER_DEMUXER (IMAGE_WEBP_PIPE,       image_webp_pipe);REGISTER_DEMUXER (IMAGE_PNG_PIPE,        image_png_pipe);.../* external libraries */REGISTER_MUXER   (CHROMAPRINT,      chromaprint);...
}void av_register_all(void)
{static AVOnce control = AV_ONCE_INIT;ff_thread_once(&control, register_all);
}

define 里的 ## 用于拼接兩個字符串，比如 REGISTER_DEMUXER(AAC, aac) ，它等效于：

extern AVInputFormat ff_aac_demuxer;
if(CONFIG_AAC_DEMUXER) av_register_input_format(&ff_aac_demuxer);

可以看出，編譯 ffmpeg 時類似于 "--enable-muxer=xxx" 這樣的選項在此時發揮了作用，它決定是否注冊某個格式對應的(解)封裝器，以便之后處理該格式的時候找到這個(解)封裝器。

av_register_input_format

av_register_input_format、av_register_output_format 源碼如下：

/** head of registered input format linked list */
static AVInputFormat *first_iformat = NULL;
/** head of registered output format linked list */
static AVOutputFormat *first_oformat = NULL;static AVInputFormat **last_iformat = &first_iformat;
static AVOutputFormat **last_oformat = &first_oformat;void av_register_input_format(AVInputFormat *format)
{AVInputFormat **p = last_iformat;// Note, format could be added after the first 2 checks but that implies that *p is no longer NULLwhile(p != &format->next && !format->next && avpriv_atomic_ptr_cas((void * volatile *)p, NULL, format))p = &(*p)->next;if (!format->next)last_iformat = &format->next;
}void av_register_output_format(AVOutputFormat *format)
{AVOutputFormat **p = last_oformat;// Note, format could be added after the first 2 checks but that implies that *p is no longer NULLwhile(p != &format->next && !format->next && avpriv_atomic_ptr_cas((void * volatile *)p, NULL, format))p = &(*p)->next;if (!format->next)last_oformat = &format->next;
}

從代碼中可以看到，這兩個注冊方法會把指定的 AVInputFormat、AVOutputFormat 加到鏈表的尾部。

AVInputFormat

接著看 AVInputFormat 的定義：

typedef struct AVInputFormat {/*** A comma separated list of short names for the format. New names* may be appended with a minor bump.*/const char *name;/*** Descriptive name for the format, meant to be more human-readable* than name. You should use the NULL_IF_CONFIG_SMALL() macro* to define it.*/const char *long_name;/*** Can use flags: AVFMT_NOFILE, AVFMT_NEEDNUMBER, AVFMT_SHOW_IDS,* AVFMT_GENERIC_INDEX, AVFMT_TS_DISCONT, AVFMT_NOBINSEARCH,* AVFMT_NOGENSEARCH, AVFMT_NO_BYTE_SEEK, AVFMT_SEEK_TO_PTS.*/int flags;/*** If extensions are defined, then no probe is done. You should* usually not use extension format guessing because it is not* reliable enough*/const char *extensions;.../*** Tell if a given file has a chance of being parsed as this format.* The buffer provided is guaranteed to be AVPROBE_PADDING_SIZE bytes* big so you do not have to check for that unless you need more.*/int (*read_probe)(AVProbeData *);/*** Read the format header and initialize the AVFormatContext* structure. Return 0 if OK. 'avformat_new_stream' should be* called to create new streams.*/int (*read_header)(struct AVFormatContext *);/*** Read one packet and put it in 'pkt'. pts and flags are also* set. 'avformat_new_stream' can be called only if the flag* AVFMTCTX_NOHEADER is used and only in the calling thread (not in a* background thread).* @return 0 on success, < 0 on error.*         When returning an error, pkt must not have been allocated*         or must be freed before returning*/int (*read_packet)(struct AVFormatContext *, AVPacket *pkt);...
} AVInputFormat;

可以看到，這個結構體除了 name 等變量外，還具備 read_probe、read_header 等函數指針。

以前面提到的 ff_aac_demuxer 為例，這里看一下它的實現：

AVInputFormat ff_aac_demuxer = {// 名稱.name         = "aac",.long_name    = NULL_IF_CONFIG_SMALL("raw ADTS AAC (Advanced Audio Coding)"),// 把函數指針指向能夠處理 aac 格式的函數實現.read_probe   = adts_aac_probe,.read_header  = adts_aac_read_header,.read_packet  = adts_aac_read_packet,.flags        = AVFMT_GENERIC_INDEX,.extensions   = "aac",.mime_type    = "audio/aac,audio/aacp,audio/x-aac",.raw_codec_id = AV_CODEC_ID_AAC,
};

總結

根據以上代碼的分析，此時我們就能得出問題的答案了：

FFmpeg 之所以能夠作為一個平臺，無論是封裝、解封裝，還是編碼、解碼，在處理對應格式的文件/數據時，都能找到對應的庫來實現，而不需要修改代碼，主要就是通過結構體 + 函數指針實現的。具體實現方式是：首先設計一個結構體，然后創建該結構體的多個對象，每個對象都有著自己的成員屬性及函數實現。這樣就使得 FFmpeg 具備了類似于面向對象編程中的多態的效果。

PS：avcodec_register_all 也是一樣的，有興趣的可以看看 AVCodec 的聲明以及 ff_libx264_encoder 等編解碼HX器的實現。

作者：zouzhiheng
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