环形缓冲区C语言实现

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环形缓冲区

理想环形缓冲区
1. 环形缓冲区的特性
1、先进新出
2、当缓冲区被使用完,且又有新的数据需要存储时,丢掉历史最久的数据,保存最新数据
现实中的存储介质都是线性的,因此我们需要做一下处理,才能在功能上实现环形缓冲区
这里写图片描述
算法说明:
1、pHead和pTail分别是连续存储介质的首地址和尾地址
2、pTail - pHead 的值是环形缓冲区的总长度
3、pValid 是使用区域的起始指针,取数据时的起点,当取数据时pValid要发生偏移
4、pValidTail 是使用区域的的结尾指针,存数据时的起点,当存数据时,pValidTail要发生偏移
5、现有长度为addLen字节要存入,当pValidTail + addLen > pTail 时(超出了缓冲区,这时就要绕到开头pHead)
int len1 = pTail - pValidTail;
int len2 = addLen - len1;
pValidTail = pHead + len2;//新的使用区的尾指针
6、判断总长度是否变更,即是否有数据覆盖pValid所指向的区域,如果有,要偏移pValid

  • 下面是已验证的代码
    ringBuffer.c:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
#include "ringBuffer.h"
#define BUFFER_SIZE  16   //缓冲区的长度,可以修改

static u32 validLen;//已使用的数据长度
static u8* pHead = NULL;//环形存储区的首地址
static u8* pTail = NULL;//环形存储区的结尾地址
static u8* pValid = NULL;//已使用的缓冲区的首地址
static u8* pValidTail = NULL;//已使用的缓冲区的尾地址

/*
 * 初始化环形缓冲区
 * 环形缓冲区这里可以是malloc申请的内存,也可以是Flash存储介质
 * */
void initRingbuffer(void)
{
    if(pHead == NULL)
    {
        pHead = (u8*) malloc(BUFFER_SIZE);
    }
    pValid = pValidTail = pHead;
    pTail = pHead + BUFFER_SIZE;
    validLen = 0;
}

/*
 * function:向缓冲区中写入数据
 * param:@buffer 写入的数据指针
 *       @addLen 写入的数据长度
 * return:-1:写入长度过大
 *        -2:缓冲区没有初始化
 * */
int wirteRingbuffer(u8* buffer,u32 addLen)
{
    if(addLen > BUFFER_SIZE) return -2;
    if(pHead==NULL) return -1;
    assert(buffer);

    //将要存入的数据copy到pValidTail处
    if(pValidTail + addLen > pTail)//需要分成两段copy
    {
        int len1 = pTail - pValidTail;
        int len2 = addLen - len1;
        memcpy( pValidTail, buffer, len1);
        memcpy( pHead, buffer + len1, len2);
        pValidTail = pHead + len2;//新的有效数据区结尾指针
    }else
    {
        memcpy( pValidTail, buffer, addLen);
        pValidTail += addLen;//新的有效数据区结尾指针
    }

    //需重新计算已使用区的起始位置
    if(validLen + addLen > BUFFER_SIZE)
    {
        int moveLen = validLen + addLen - BUFFER_SIZE;//有效指针将要移动的长度
        if(pValid + moveLen > pTail)//需要分成两段计算
        {
            int len1 = pTail - pValid;
            int len2 = moveLen - len1;
            pValid = pHead + len2;
        }else
        {
            pValid = pValid + moveLen;
        }
        validLen = BUFFER_SIZE;
    }else
    {
        validLen += addLen;
    }

    return 0;
}

/*
 * function:从缓冲区内取出数据
 * param   :@buffer:接受读取数据的buffer
 *          @len:将要读取的数据的长度
 * return  :-1:没有初始化
 *          >0:实际读取的长度
 * */
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)//需要分成两段copy
    {
        int len1 = pTail - pValid;
        int len2 = len - len1;
        memcpy( buffer, pValid, len1);//第一段
        memcpy( buffer+len1, pHead, len2);//第二段,绕到整个存储区的开头
        pValid = pHead + len2;//更新已使用缓冲区的起始
    }else
    {
        memcpy( buffer, pValid, len);
        pValid = pValid +len;//更新已使用缓冲区的起始
    }
    validLen -= len;//更新已使用缓冲区的长度

    return len;
}

/*
 * function:获取已使用缓冲区的长度
 * return  :已使用的buffer长度
 * */
u32 getRingbufferValidLen(void)
{
    return validLen;
}

/*
 * function:释放环形缓冲区
 * */
void releaseRingbuffer(void)
{
    if(pHead!=NULL) free(pHead);
    pHead = NULL;
}

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_ */
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测试 main 函数

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "ringBuffer.h"
// 主函数
int main()
{
    char c;
    int readLen;
    u8 readBuffer[10];
    //setvbuf(stdout,NULL,_IONBF,0); //pinrtf、putchar不能立马输出,打开此注释
    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;
}

**注意:请尊重原创者的辛劳,转载请注明


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