Ring Buffer介绍
Ring Buffer的高级用法（类似内核KFIFO）
环形缓冲区(ring buffer)，环形队列(ring queue) 多用于2个线程之间传递数据，是标准的先入先出(FIFO)模型。一般来说，对于多线程共享数据，需要使用mutex来同步，这样共享数据才不至于发生不可预测的修改/读取，然而，mutex的使用也带来了额外的系统开销，ring buffer/queue 的引入，就是为了有效地解决这个问题，因其特殊的结构及算法，可以用于2个线程中共享数据的同步，而且必须遵循1个线程push in，另一线程pull out的原则。
线程 A 媒介 线程 B
data in --> ring buffer/queue --> data out
参考代码
代码参考Linux内核Kfifo.
数据结构
数据结构中定义的缓存区大小一定要是2的n，当然也可以用动态分配来分配缓存区的大小，但是使用该高级用法一定要遵循分配的缓存区大小是2的n次方；
#define MIN(a, b) (((a) < (b)) ? (a) : (b)) /* 取a和b中最小值 */#define RING_BUFFER_SIZE 4096 //大小一定要为2的n次方才能使用该高级用法 typedef struct {char buffer[RING_BUFFER_SIZE]; /* 缓冲区 ,大小一定要为2的n次方才能使用该高级用法 */unsigned int size; /* 大小 注意要用unsigned类型*/unsigned int in; /* 入口位置 注意要用unsigned类型*/unsigned int out; /* 出口位置 注意要用unsigned类型*/
} RingBuffer_t;
先说明数据结构定义时为什么要要求指针和大小的数据类型一定要为unsigned，因为在
本高级用法中，没有用size的大小限制指针的大小的，入指针与出指针的大小均可以达到对于数据大小的最大值，
而我们知道无符号类型的数据，大小超过最大值时，会出现溢出，导致数值又会从零开始变化，
比如unsigned char, 254 + = 1,就是255 ，而255在计算机中的二进制存储为11111111，所以255+1，
入队列
unsigned int RingBufferPut(RingBuffer_t *ring_buf_p, void *buffer, hd_u32_t size)
{unsigned int len = 0;if(ring_buf_p == NULL || buffer == NULL) {return -1;}/*得到实际写入的数据长度*/size = MIN(size, ring_buf_p->size - ring_buf_p->in + ring_buf_p->out);/*min(空闲空间大小,从real_in开始到缓冲区结尾的空间) -------------*//* first put the data starting from fifo->in to buffer end */len = MIN(size, ring_buf_p->size - (ring_buf_p->in & (ring_buf_p->size - 1)));memcpy(ring_buf_p->buffer + (ring_buf_p->in & (ring_buf_p->size - 1)), buffer, len);/* then put the rest (if any) at the beginning of the buffer */if (size - len > 0) {memcpy(ring_buf_p->buffer, (char *)buffer + len, size - len);}ring_buf_p->in += size;return size;
}
出队列
unsigned int RingBufferGet(RingBuffer_t *ring_buf_p, void *buffer, hd_u32_t size)
{unsigned int len = 0;if(ring_buf_p == NULL || buffer == NULL) {return -1;}size = MIN(size, ring_buf_p->in - ring_buf_p->out);/* first get the data from fifo->out until the end of the buffer */len = MIN(size, ring_buf_p->size - (ring_buf_p->out & (ring_buf_p->size - 1)));memcpy(buffer, ring_buf_p->buffer + (ring_buf_p->out & (ring_buf_p->size - 1)), len);/* then get the rest (if any) from the beginning of the buffer */if (size - len > 0) {memcpy((char *)buffer + len, ring_buf_p->buffer, size - len);}ring_buf_p->out += size;return size;
}
获取队列中可读数据的大小
unsigned int RingBufferLen(const RingBuffer_t *ring_buf_p)
{return (ring_buf_p->in - ring_buf_p->out);
}
清空循环队列
void RingBufferClear(RingBuffer_t *ring_buf_p)
{ring_buf_p->in = 0;ring_buf_p->out = 0;
}
struct _RingQ
{
SI32 r_cursor;
SI32 w_cursor;
SI32 length;
void* data[0];
};
#ifndef _RING_BUF_H_
#define _RING_BUF_H_/*环形缓冲区管理器*/
typedef struct
{unsigned char *buf; /*环形缓冲区 */unsigned int size; /*环形缓冲区 */unsigned int front; /*头指针 */unsigned int rear; /*尾指针 */
}ring_buf_t;/*-------------------------外部接口声明----------------------------*/int ring_buf_create(ring_buf_t *r,unsigned char *buf,unsigned int size);void ring_buf_clr(ring_buf_t *r);unsigned int ring_buf_len(ring_buf_t *r);unsigned int ring_buf_put(ring_buf_t *r,unsigned char *buf,unsigned int len);unsigned int ring_buf_get(ring_buf_t *r,unsigned char *buf,unsigned int len);#endif/******************************************************************************** 文件名称: ringbuffer.c* 摘 要：环形缓冲区 * 参 考: linux/kfifo * 当前版本: 1.0* 作 者: w* 完成日期: 2016-05-30* ******************************************************************************/#include "ringbuffer.h"
#include <string.h>
#include <stddef.h>
#include <assert.h>#define min(a,b) ( (a) < (b) )? (a):(b) /*******************************************************************************函数名 :ring_buf_init*函数功能 :构造一个空环形缓冲区*输入参数 :r 环形缓冲区控制块*返回值 :非0表示成功 *****************************************************************************/
int ring_buf_create(ring_buf_t *r,unsigned char *buf,unsigned int len)
{r->buf = buf;r->size = len;r->front = r->rear = 0;return buf == NULL;
}
/***********************************************************************函数名 :ring_buf_clr*函数功能 :清空环形缓冲区 *输入参数 :r - 待清空的环形缓冲区*返回值 :None *********************************************************************/
void ring_buf_clr(ring_buf_t *r)
{r->front = r->rear = 0;
}/***********************************************************************函数名 :ring_buf_len*函数功能 :计算环形缓冲区容量 (字节为单位)*输入参数 :r.环形缓冲区控制块*返回值 :环形缓冲区中有效字节数 *********************************************************************/
unsigned int ring_buf_len(ring_buf_t *r)
{return r->rear - r->front;
}/***********************************************************************函数名 :ring_buf_put*函数功能 :将指定长度的数据放到环形缓冲区中 *输入参数 :buf - 数据缓冲区* len - 缓冲区长度 *返回值 :实际放到中的数据 *********************************************************************/
unsigned int ring_buf_put(ring_buf_t *r,unsigned char *buf,unsigned int len)
{unsigned int i;unsigned int space; space = r->size + r->front - r->rear;len = min(len , space); /*得到实际写入的数据长度*//*min(空闲空间大小,从real_in开始到缓冲区结尾的空间) -------------*/i = min(len, r->size - r->rear % r->size); /** 当len > l时，拷贝buffer中剩余的内容*而剩余的大小为len - l */ memcpy(r->buf + r->rear % r->size, buf, i); memcpy(r->buf, buf + i, len - i); r->rear += len; return len;}/***********************************************************************函数名 :rueueGet*函数功能 :从环形缓冲区中读取指定长度的数据 *输入参数 :len - 读取长度 *输出参数 :buf - 输出数据缓冲区*返回值 :实际读取长度 *********************************************************************/
unsigned int ring_buf_get(ring_buf_t *r,unsigned char *buf,unsigned int len)
{unsigned int i;unsigned int space; space = r->rear - r->front; len = min(len , space); i = min(len, r->size - r->front % r->size ); memcpy(buf, r->buf + r->front % r->size, i); memcpy(buf + i, r->buf, len - i); r->front += len; return len;
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