循环缓冲区实现

Question

是的，我又来了一个非常直接的实现，就像这样：

    // 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;
    }

但是这个简单的算法只使用了 size-1 个缓冲区的元素！

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？它看起来如此简单，但我无法理解：-)

备注：还有一些代码行可以保护空读取和其他内容，但这对问题并不重要。而且它没有被标记为 c++，因为算法不依赖于语言，如果我给出一个 c++ 代码示例也是如此。

Answer 1

如果一个是索引，另一个是元素计数，您可以使用两个整数并填充所有槽，然后转换以即时找到第二个索引：

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;
}

当然你可以用if (foo > size) foo -= size;替换mod操作。

Answer 2

您只需使用执行模运算的不同时间点来处理它；假设我们在每次访问后增加读写指针。如果我们现在在增加后立即对读指针取模，在读之前对写指针取模，|write-read|一个完整缓冲区的长度将是缓冲区的长度，没有任何特殊情况处理。为此，您的写指针应始终使用 % buffer_length，但存储 % (2 * buffer_length)。

我不是特别喜欢 Mark 的回答，因为将事情作为特殊情况处理通常不是一个好主意，只要在您通常使用 size_t 的地方引入负标记值（即无符号整数） )。

Answer 3

您可以为其中一个偏移量使用特殊的标记值，例如 -1，以指示缓冲区已满或为空。这将使您的代码检查和修改偏移量变得复杂。

// 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;
}