环形缓冲区C语言实现

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

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;}

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