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技術(shù)專題
環(huán)形緩沖區(qū)C語言實現(xiàn)
一、環(huán)形緩沖區(qū)的特性
1、先進新出
2、當緩沖區(qū)被使用完，且又有新的數(shù)據(jù)需要存儲時，丟掉歷史最久的數(shù)據(jù)，保存較新數(shù)據(jù)
現(xiàn)實中的存儲介質(zhì)都是線性的，因此我們需要做一下處理，才能在功能上實現(xiàn)環(huán)形緩沖區(qū)
算法說明：
1、pHead和pTail分別是連續(xù)存儲介質(zhì)的首地址和尾地址
2、pTail - pHead 的值是環(huán)形緩沖區(qū)的總長度
3、pValid 是使用區(qū)域的起始指針，取數(shù)據(jù)時的起點，當取數(shù)據(jù)時pValid要發(fā)生偏移
4、pValidTail 是使用區(qū)域的的結(jié)尾指針，存數(shù)據(jù)時的起點，當存數(shù)據(jù)時，pValidTail要發(fā)生偏移
5、現(xiàn)有長度為addLen字節(jié)要存入,當pValidTail + addLen > pTail 時（超出了緩沖區(qū)，這時就要繞到開頭pHead）
int len1 = pTail - pValidTail;
int len2 = addLen - len1;
pValidTail = pHead + len2;//新的使用區(qū)的尾指針
6、判斷總長度是否變更，即是否有數(shù)據(jù)覆蓋pValid所指向的區(qū)域，如果有，要偏移pValid
下面是已驗證的代碼
ringBuffer.h
#ifndef RINGBUFFER_H_
#define RINGBUFFER_H_
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int u32;
void initRingbuffer(void);
int wirteRingbuffer(u8* buffer,u32 len);
int readRingbuffer(u8* buffer,u32 len);
u32 getRingbufferValidLen(void);
void releaseRingbuffer(void);
#endif /* RINGBUFFER_H_ */
ringBuffer.c：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
#include "ringBuffer.h"
#define BUFFER_SIZE 16 //緩沖區(qū)的長度,可以修改
static u32 validLen;//已使用的數(shù)據(jù)長度
static u8* pHead = NULL;//環(huán)形存儲區(qū)的首地址
static u8* pTail = NULL;//環(huán)形存儲區(qū)的結(jié)尾地址
static u8* pValid = NULL;//已使用的緩沖區(qū)的首地址
static u8* pValidTail = NULL;//已使用的緩沖區(qū)的尾地址
/*
* 初始化環(huán)形緩沖區(qū)
* 環(huán)形緩沖區(qū)這里可以是malloc申請的內(nèi)存,也可以是Flash存儲介質(zhì)
* */
void initRingbuffer(void)
{
if(pHead == NULL)
{
pHead = (u8*) malloc(BUFFER_SIZE);
}
pValid = pValidTail = pHead;
pTail = pHead + BUFFER_SIZE;
validLen = 0;
}
/*
* function:向緩沖區(qū)中寫入數(shù)據(jù)
* param:@buffer 寫入的數(shù)據(jù)指針
* @addLen 寫入的數(shù)據(jù)長度
* return:-1:寫入長度過大
* -2:緩沖區(qū)沒有初始化
* */
int wirteRingbuffer(u8* buffer,u32 addLen)
{
if(addLen > BUFFER_SIZE) return -2;
if(pHead==NULL) return -1;
assert(buffer);
//將要存入的數(shù)據(jù)copy到pValidTail處
if(pValidTail + addLen > pTail)//需要分成兩段copy
{
int len1 = pTail - pValidTail;
int len2 = addLen - len1;
memcpy( pValidTail, buffer, len1);
memcpy( pHead, buffer + len1, len2);
pValidTail = pHead + len2;//新的有效數(shù)據(jù)區(qū)結(jié)尾指針
}else
{
memcpy( pValidTail, buffer, addLen);
pValidTail += addLen;//新的有效數(shù)據(jù)區(qū)結(jié)尾指針
}
//需重新計算已使用區(qū)的起始位置
if(validLen + addLen > BUFFER_SIZE)
{
int moveLen = validLen + addLen - BUFFER_SIZE;//有效指針將要移動的長度
if(pValid + moveLen > pTail)//需要分成兩段計算
{
int len1 = pTail - pValid;
int len2 = moveLen - len1;
pValid = pHead + len2;
}else
{
pValid = pValid + moveLen;
}
validLen = BUFFER_SIZE;
}else
{
validLen += addLen;
}
return 0;
}
/*
* function:從緩沖區(qū)內(nèi)取出數(shù)據(jù)
* param :@buffer:接受讀取數(shù)據(jù)的buffer
* @len:將要讀取的數(shù)據(jù)的長度
* return :-1:沒有初始化
* >0:實際讀取的長度
* */
int readRingbuffer(u8* buffer,u32 len)
{
if(pHead==NULL) return -1;
assert(buffer);
if(validLen ==0) return 0;
if( len > validLen) len = validLen;
if(pValid + len > pTail)//需要分成兩段copy
{
int len1 = pTail - pValid;
int len2 = len - len1;
memcpy( buffer, pValid, len1);//第一段
memcpy( buffer+len1, pHead, len2);//第二段，繞到整個存儲區(qū)的開頭
pValid = pHead + len2;//更新已使用緩沖區(qū)的起始
}else
{
memcpy( buffer, pValid, len);
pValid = pValid +len;//更新已使用緩沖區(qū)的起始
}
validLen -= len;//更新已使用緩沖區(qū)的長度
return len;
}
/*
* function:獲取已使用緩沖區(qū)的長度
* return :已使用的buffer長度
* */
u32 getRingbufferValidLen(void)
{
return validLen;
}
/*
* function:釋放環(huán)形緩沖區(qū)
* */
void releaseRingbuffer(void)
{
if(pHead!=NULL) free(pHead);
pHead = NULL;
}
測試main函數(shù)：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "ringBuffer.h"
// 主函數(shù)
int main()
{
char c;
int readLen;
u8 readBuffer[10];
//setvbuf(stdout,NULL,_IONBF,0); //pinrtf、putchar不能立馬輸出，打開此注釋
initRingbuffer();
printf("Please enter a line [blank line to terminate]> ");
do{
c=getchar();
putchar(c);
switch(c)
{
case 'Q':
goto exit;
break;
case 'R':
readLen = readRingbuffer(readBuffer,10);
printf("readRingbuffer len:%d\n",readLen);
if(readLen > 0){
printf("readRingbuffer:");
for(int i=0;i<readLen;i++){
printf("%c ",(char)readBuffer[i]);
}
printf("\n");
}
break;
default :
if(c!='\n') wirteRingbuffer((u8*)&c,1);
break;
}
}while (1);
exit:
releaseRingbuffer();
printf("exit.\n");
return 0;
}
測試文件下載地址：
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