环形缓冲区的实现原理

在通信程序中，经常使用环形缓冲区作为数据结构来存放通信中发送和接收的数据。环形缓冲区是一个先进先出的循环缓冲区，可以向通信程序提供对缓冲区的互斥访问。 1、环形缓冲区的实现原理

环形缓冲区通常有一个读指针和一个写指针。读指针指向环形缓冲区中可读的数据，写指针指向环形缓冲区中可写的缓冲区。通过移动读指针和写指针就可以实现缓冲区的数据读取和写入。在通常情况下，环形缓冲区的读用户仅仅会影响读指针，而写用户仅仅会影响写指针。如果仅仅有一个读用户和一个写用户，那么不需要添加互斥保护机制就可以保证数据的正确性。如果有多个读写用户访问环形缓冲区，那么必须添加互斥保护机制来确保多个用户互斥访问环形缓冲区。

图1、图2和图3是一个环形缓冲区的运行示意图。图1是环形缓冲区的初始状态，可以看到读指针和写指针都指向第一个缓冲区处；图2是向环形缓冲区中添加了一个数据后的情况，可以看到写指针已经移动到数据块2的位置，而读指针没有移动；图3是环形缓冲区进行了读取和添加后的状态，可以看到环形缓冲区中已经添加了两个数据，已经读取了一个数据。

2、实例：环形缓冲区的实现

环形缓冲区是数据通信程序中使用最为广泛的数据结构之一，下面的代码，实现了一个环形缓冲区：

/*ringbuf .c*/ ＃include ＃include #define NMAX 8

int iput = 0; /* 环形缓冲区的当前放入位置 */ int iget = 0; /* 缓冲区的当前取出位置 */ int n = 0; /* 环形缓冲区中的元素总数量 */ double buffer[NMAX];

/* 环形缓冲区的地址编号计算函数，如果到达唤醒缓冲区的尾部，将绕回到头部。

环形缓冲区的有效地址编号为：0到(NMAX-1) */

int addring (int i) {

return (i+1) == NMAX ? 0 : i+1; }

/* 从环形缓冲区中取一个元素 */ double get（void） {

int pos; if (n>0){

Pos = iget;

iget = addring(iget); n--;

return buffer[pos];

} else {

printf(“Buffer is emptyn”); return 0.0; }

/* 向环形缓冲区中放入一个元素*/ void put(double z)

{

if (n

buffer[iput]=z; iput = addring(iput); n++;

} else

printf(“Buffer is fulln”);

}

int main{void) {

chat opera[5]; double z; do {

printf(“Please input p|g|e?”); scanf(“%s”, &opera);

switch(tolower(opera[0])){ case ?p?: /* put */

printf(“Please input a float number?”); scanf(“%lf”, &z); put(z); break;

case ?g?: /* get */

z = get();

printf(“%8.2f from Buffern”, z);

break;

case ?e?:

printf(“Endn”); break;

default:

printf(“%s - Operation command error! n”, opera);

}/* end switch */ }while(opera[0] != ?e?);

return 0;

}