循环缓冲区的实现

Question

再次是，我再次提出了非常简单的实现，如下所示：

    // write data always! if buffer is already full, overwrite old data!
    void Put( const CONTENT_TYPE &data )
    {
        buffer[ inOffset++] = data;
        inOffset%=size;

        // was data overwritten, skip it by increment read offset
        if ( inOffset == outOffset ) 
        {
            outOffset++;
            outOffset%=size;
            std::cout << "Overwrite" << std::endl;
        }
    }

    CONTENT_TYPE Pull()
    {
        CONTENT_TYPE data = buffer[ outOffset++ ];
        outOffset %= size;
        return data;
    }

但是，这种简单的算法仅利用大小为1的缓冲区元素！

如果我想避免这种情况，我只找到了添加另一个计数器变量的解决方案，这浪费了我sizeof（counter_var）-sizeof（element）个字节。

问：有没有不浪费内存的解决方案？ 它看起来很简单，但我抓不到:-)

备注：还有更多的代码行可以保护空读取和其他内容，但这对这个问题并不重要。 而且它没有被标记为c ++，因为该算法不依赖于语言，即使我举一个c ++代码示例也是如此。

Answer 1

您可以使用两个整数并填充所有插槽（如果一个是索引，另一个是元素计数），然后立即进行转换以找到第二个索引：

void put(const ELEMENT& element) {
  if (nElements == size) throw "put: buffer full";
  buffer[(start + nElements++) % size] = element;
}

ELEMENT get() {
  if (nElements == 0) throw "get: buffer empty";
  ELEMENT& value = buffer[start];
  start = (start + 1) % size;
  --nElements;
  return value;
}

当然，您可以用if (foo > size) foo -= size;替换mod操作if (foo > size) foo -= size; 如果你喜欢。

Answer 2

您可以通过使用不同的时间点进行模运算来解决这个问题。 假设我们在每次访问后都增加了读写指针。 如果现在我们在增加之后立即执行读指针的模，而就在读之前立即写写指针的模，则| write-read | 完整缓冲区的长度将是缓冲区的长度，无需任何特殊情况处理。 为此，您的写指针应始终使用 % buffer_length ，但应存储 % (2 * buffer_length) 。

我不特别喜欢Mark的答案，因为按特殊情况处理事物通常不是一个好主意，在您通常使用size_t （即无符号整数）的地方，引入负的前哨值就少了。

Answer 3

您可以对偏移量之一使用特殊的前哨值，例如-1，以指示缓冲区已满或为空。 这会使检查和修改偏移量的代码复杂化。

// write data always! if buffer is already full, overwrite old data!
void Put( const CONTENT_TYPE &data )
{
    buffer[ inOffset++] = data;
    inOffset%=size;

    // was data overwritten, skip it by setting read offset to sentinel
    if ( inOffset == outOffset || outOffset == -1 ) 
    {
        outOffset = -1;
        std::cout << "Overwrite" << std::endl;
    }
}

CONTENT_TYPE Pull()
{
    if (outOffset == -1)
        outOffset = inOffset;
    CONTENT_TYPE data = buffer[ outOffset++ ];
    outOffset %= size;
    return data;
}

bool IsEmpty()
{
    return outOffset == inOffset;
}