环形缓冲区的C语言实现

Posted 2023-02-28 飞雪天龙

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了环形缓冲区的C语言实现相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>

#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;

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。
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。
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 。

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