循环缓冲区

作者: 幕枫楚雨 | 来源:发表于2020-04-08 19:54 被阅读0次

数据结构-环形缓冲区-- Circular Buffer（Rin
循环缓冲区
循环缓冲区（RingBuffer）
循环缓冲区RingBuffer
APP运行日志分析
Ring buffer
Clock / NRU( Not Recently Used )
【数据结构】【C#】012-队列应用：💻键盘缓冲
OpenGL模板缓冲区与模板测试（转）
OutputStream 输出流写

参考

环形缓冲区构成
一般的，圆形缓冲区需要4个指针：
1.在内存中实际开始位置；
2.在内存中实际结束位置，也可以用缓冲区长度代替；
3.存储在缓冲区中的有效数据的开始位置（读指针）；
4.存储在缓冲区中的有效数据的结尾位置（写指针）。
区分缓冲区满或者空
镜像指示位：
缓冲区的长度如果是n，逻辑地址空间则为0至n-1；那么，规定n至2n-1为镜像逻辑地址空间。本策略规定读写指针的地址空间为0至2n-1，其中低半部分对应于常规的逻辑地址空间，高半部分对应于镜像逻辑地址空间。当指针值大于等于2n时，使其折返（wrapped）到ptr-2n。使用一位表示写指针或读指针是否进入了虚拟的镜像存储区：置位表示进入，不置位表示没进入还在基本存储区。
在读写指针的值相同情况下，如果二者的指示位相同，说明缓冲区为空；如果二者的指示位不同，说明缓冲区为满。这种方法优点是测试缓冲区满/空很简单；不需要做取余数操作；读写线程可以分别设计专用[算法]策略，能实现精致的并发控制。缺点是读写指针各需要额外的一位作为指示位。
如果缓冲区长度是2的[幂]，则本方法可以省略镜像指示位。如果读写指针的值相等，则缓冲区为空；如果读写指针相差n，则缓冲区为满，这可以用条件表达式（写指针 == (读指针 [异或] 缓冲区长度)）来判断。

代码

ProductCircularBuffer.h

#ifndef __PRODUCT_CIRCULAR_BUFFER_H__
#define __PRODUCT_CIRCULAR_BUFFER_H__

#ifdef __cplusplus
#if __cplusplus
extern "C" {
#endif
#endif /* End of #ifdef __cplusplus */

/********************************** include **********************************/
#include "hi_type.h"

/***************************** Macro Definition ******************************/
//#define 

/*************************** Structure Definition ****************************/
//typedef struct 
typedef struct {
    HI_U64 videoPts;
    HI_U32 videoLen;
    HI_U32 pVideoAddr;
    HI_U32 videoFrame;
} ElemType;
/* Circular buffer object */
typedef struct {
    int         size;   /* maximum number of elements           */
    int         start;  /* index of oldest element              */
    int         end;    /* index at which to write new element  */
    ElemType   *elems;  /* vector of elements                   */
} CircularBuffer;

/****************************************function****************************************/

/**function: CicbufInit()
 * description: cicbuf Init
 */
void CicbufInit(CircularBuffer *cb, int size);
/**function: CicbufDeInit()
 * description: cicbuf DeInit
 *  if deinit, can not used cicbuf 
 */
void CicbufDeInit(CircularBuffer *cb);
/**function: CicbufIsFull()
 * description: judge cicbuf full
 * return: [1]-full, [0]-not full;
 */
int CicbufIsFull(CircularBuffer *cb);
/**function: CicbufIsEmpty()
 * description: judge cicbuf empty
 * return: [1]-empty, [0]-not empty;
 */
int CicbufIsEmpty(CircularBuffer *cb);

/**function: CicbufIsInvalid()
 * description: judge cicbuf invalid
 * return: [0]-invalid, [other]-valid;
 */
int CicbufIsInvalid(CircularBuffer *cb);
/**function: CicbufSetValid()
 * description: set cicbuf invalid
 */
void CicbufSetValid(CircularBuffer *cb);

/**function: CicbufWrite()
 * description: write cicbuf 
 */
void CicbufWrite(CircularBuffer *cb, ElemType *elem);
/**function: CicbufRead()
 * description: read cicbuf 
 */
void CicbufRead(CircularBuffer *cb, ElemType *elem);
/**function: CicbufGetData()
 * description: get cicbuf data
 */
void CicbufGetData(CircularBuffer *cb, ElemType *elem);
/**function: CicbufRemoveData()
 * description: remove cicbuf data
 */
void CicbufRemoveData(CircularBuffer *cb);

#ifdef __cplusplus
#if __cplusplus
}
#endif
#endif /* End of #ifdef __cplusplus */

#endif /* End of #ifndef __PRODUCT_CIRCULAR_BUFFER_H__ */

ProductCircularBuffer.c

/********************************** include **********************************/
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include "ProductCircularBuffer.h"

#ifdef __cplusplus
#if __cplusplus
extern "C" {
#endif
#endif /* End of #ifdef __cplusplus */
/***************************** Macro Definition ******************************/
//#define 

/*************************** Structure Definition ****************************/
//typedef struct 

/***************************** Global Definition *****************************/

/***************************** Static Definition *****************************/
//static

/**********************************function*********************************/
/**function: CicbufInit()
 * description: cicbuf Init
 */
void CicbufInit(CircularBuffer *cb, int size)
{
    cb->size  = size;
    cb->start = 0;
    cb->end   = 0;
    cb->elems = (ElemType *)calloc(cb->size, sizeof(ElemType));
}
/**function: CicbufDeInit()
 * description: cicbuf DeInit
 *  if deinit, can not used cicbuf 
 */
void CicbufDeInit(CircularBuffer *cb)
{
    cb->size  = 0;
    cb->start = 0;
    cb->end   = 0;
    free(cb->elems);
}

/**function: CicbufPrint()
 * description: cicbuf print info
 */
static void CicbufPrint(CircularBuffer *cb)
{
    printf("size=0x%x, start=%d, end=%d\n", cb->size, cb->start, cb->end);
}

/**function: CicbufIsFull()
 * description: judge cicbuf full
 * return: [1]-full, [0]-not full;
 */
int CicbufIsFull(CircularBuffer *cb)
{
    return cb->end == (cb->start ^ cb->size); /* This inverts the most significant bit of start before comparison */ 
}
/**function: CicbufIsEmpty()
 * description: judge cicbuf empty
 * return: [1]-empty, [0]-not empty;
 */
int CicbufIsEmpty(CircularBuffer *cb)
{
    //cbPrint(cb);
    return cb->end == cb->start; 
}

/**function: CicbufIsInvalid()
 * description: judge cicbuf invalid
 * return: [0]-invalid, [other]-valid;
 */
int CicbufIsInvalid(CircularBuffer *cb)
{
    return cb->size; 
}
/**function: CicbufSetValid()
 * description: set cicbuf invalid
 */
void CicbufSetValid(CircularBuffer *cb)
{
    cb->size = 0;
}

/**function: CicbufIncr()
 * description:  cicbuf 
 */
static int CicbufIncr(CircularBuffer *cb, int p) 
{
    return (p + 1)&(2*cb->size-1); /* start and end pointers incrementation is done modulo 2*size */
}

/**function: CicbufWrite()
 * description: write cicbuf 
 */
void CicbufWrite(CircularBuffer *cb, ElemType *elem)
{
    cb->elems[cb->end&(cb->size-1)] = *elem;
    if (CicbufIsFull(cb)) /* full, overwrite moves start pointer */
    {
        cb->start = CicbufIncr(cb, cb->start);
    }
    cb->end = CicbufIncr(cb, cb->end);
}

/**function: CicbufRead()
 * description: read cicbuf 
 */
void CicbufRead(CircularBuffer *cb, ElemType *elem)
{
    *elem = cb->elems[cb->start&(cb->size-1)];
    cb->start = CicbufIncr(cb, cb->start);
}
/**function: CicbufGetData()
 * description: get cicbuf data
 */
void CicbufGetData(CircularBuffer *cb, ElemType *elem)
{
    *elem = cb->elems[cb->start&(cb->size-1)];
}
/**function: CicbufRemoveData()
 * description: remove cicbuf data
 */
void CicbufRemoveData(CircularBuffer *cb)
{
    cb->start = CicbufIncr(cb, cb->start);
}

#ifdef __cplusplus
#if __cplusplus
}
#endif
#endif /* End of #ifdef __cplusplus */

初始化cicbuf

#define CIC_BUF_LEN 64
...
    //init circularbuf
    CicbufInit(&cicbuf, CIC_BUF_LEN);

写数据
向缓冲区写数据，写满将覆盖最早的数据

    if(CicbufIsInvalid(&cicbuf) != 0)
    {
        CicbufWrite(&cicbuf, (ElemType *)elemtype);
    }

读数据
读缓冲区，如果空则退出

    if(CicbufIsEmpty(&cicbuf))
    {
        return 0;
    }
    CicbufRead(&cicbuf, (ElemType*)elemtype);

去初始化cicbuf

    CicbufSetValid(&cicbuf);
    //deinit circularbuf, need not used cicbuf, otherwise result in signal 6 & 11???
    CicbufDeInit(&cicbuf);

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