C 语言中实现环形缓冲区

1.实现代码：

#include
#include
#include
#include
#include 

#define BUFFSIZE 1024 * 1024
#define min(x, y) ((x) < (y) ? (x) : (y)) 

pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; 

struct cycle_buffer {
 unsigned char *buf;
 unsigned int size;
 unsigned int in;
 unsigned int out;
 pthread_mutex_t lock;
}; 

static struct cycle_buffer *fifo = NULL; 

static int init_cycle_buffer(void)
{
 int size = BUFFSIZE, ret; 

 ret = size & (size - 1);
 if (ret)
  return ret;
 fifo = (struct cycle_buffer *) malloc(sizeof(struct cycle_buffer));
 if (!fifo)
  return -1; 

 memset(fifo, 0, sizeof(struct cycle_buffer));
 fifo->size = size;
 fifo->in = fifo->out = 0;
 pthread_mutex_init(&fifo->lock, NULL);
 fifo->buf = (unsigned char *) malloc(size);
 if (!fifo->buf)
  free(fifo);
 else
  memset(fifo->buf, 0, size);
 return 0;
} 

unsigned int fifo_get(unsigned char *buf, unsigned int len)
{
 unsigned int l;
 len = min(len, fifo->in - fifo->out);
 l = min(len, fifo->size - (fifo->out & (fifo->size - 1)));
 memcpy(buf, fifo->buf + (fifo->out & (fifo->size - 1)), l);
 memcpy(buf + l, fifo->buf, len - l);
 fifo->out += len;
 return len;
} 

unsigned int fifo_put(unsigned char *buf, unsigned int len)
{
 unsigned int l;
 len = min(len, fifo->size - fifo->in + fifo->out);
 l = min(len, fifo->size - (fifo->in & (fifo->size - 1)));
 memcpy(fifo->buf + (fifo->in & (fifo->size - 1)), buf, l);
 memcpy(fifo->buf, buf + l, len - l);
 fifo->in += len;
 return len;
} 

static void * thread_read(void *arg)
{
 char buf[1024];
 unsigned int n;
 pthread_detach(pthread_self());
 for (;;) {
  memset(buf, 0, sizeof(buf));
  pthread_mutex_lock(&fifo->lock);
  n = fifo_get(buf, sizeof(buf));
  pthread_mutex_unlock(&fifo->lock);
  write(STDOUT_FILENO, buf, n);
 }
 printf("nnafter thread_read : %snn",buf);
 return NULL;
} 

static void * thread_write(void *arg)
{
 unsigned char buf[] = "hello world";
 pthread_detach(pthread_self());
 for (;;) {
  pthread_mutex_lock(&fifo->lock);
  fifo_put(buf, strlen(buf));
  pthread_mutex_unlock(&fifo->lock);
 }
 return NULL;
} 

int main(void)
{
 int ret;
 pthread_t wtid, rtid;
 ret = init_cycle_buffer();
 if (ret == -1)
  return ret; 

 pthread_create(&wtid, NULL, thread_write, NULL);
 pthread_create(&rtid, NULL, thread_read, NULL);
 pthread_exit(NULL);
 return 0;
}

1.buffer指向存放数据的缓冲区，size是缓冲区的大小，in是写指针下标，out是读指针下标,在len和(fifo->size - fifo->in + fifo->out)之间取一个较小的值赋给len。注意，当(fifo->in == fifo->out+fifo->size)时，表示缓冲区已满，此时得到的较小值一定是0，后面实际写入的字节数也全为0。另一种边界情况是当len很大时（因为len是无符号的，负数对它来说也是一个很大的正数），这一句也能保证len取到一个较小的值，因为fifo->in总是大于等于fifo->out，所以后面的那个表达式的值不会超过fifo->size的大小把上一步决定的要写入的字节数len“切开”，这里又使用了一个技巧。注意：实际分配给fifo->buffer的字节数fifo->size，必须是2的幂，否则这里就会出错。既然fifo->size是2的幂，那么 (fifo->size-1)也就是一个后面几位全为1的数，也就能保证(fifo->in & (fifo->size - 1))总为不超过(fifo->size - 1)的那一部分，和(fifo->in)% (fifo->size - 1)的效果一样。

 2.这样后面的代码就不难理解了，它先向fifo->in到缓冲区末端这一块写数据，如果还没写完，在从缓冲区头开始写入剩下的，从而实现了循环缓冲。最后，把写指针后移len个字节，并返回len。

 3.从上面可以看出，fifo->in的值可以从0变化到超过fifo->size的数值，fifo->out也如此，但它们的差不会超过fifo->size 。

以上就是环形缓冲区域的C语言实现详解，希望对大家有所帮助，谢谢支持！