环形缓冲区C语言实现

2019-12-22

一、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，保存较新数据
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.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_ */

---

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;
}

---

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;
}

测试文件下载地址：

ringBuffer.h

ringBuffer.c

main.c

本文原创初次发表在：https://blog.csdn.net/maowentao0416/article/details/81984269