环形缓冲区的实现原理

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1、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

2、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

3、   ＃include#defineNMAX8intiput=0;/*环形缓冲区的当前放入位置*/intiget=0;/*缓冲区的当前取出位置*/intn=0;/*环形缓冲区中的元素总数量*/doublebuffer[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)*/intaddring(inti){      return(i+1)==NMAX?0:i+1;}/*从环形缓冲区中取一个元素*/doublege

4、t（void）{intpos;if(n>0){         Pos=iget;         iget=addring(iget);         n--;         returnbuffer[pos];}else{printf(“Bufferisemptyn”);return0.0;}/*向环形缓冲区中放入一个元素*/voidput(doublez){if(n

5、intf(“Bufferisfulln”);}intmain{void){chatopera[5];doublez;do{printf(“Pleaseinputp

6、g

7、e?”);scanf(“%s”,&opera);             switch(tolower(opera[0])){             case‘p’:/*put*/                printf(“Pleaseinputafloatnumber?”);                scanf(“%lf”,&z);          

8、      put(z);                break;case‘g’:/*get*/                z=get();printf(“%8.2ffromBuffern”,z);break;case‘e’:                printf(“Endn”);                break;default:                printf(“%s-Operationcommanderror!n”,opera);}/*endswitch*/}while(opera[0]!=

9、’e’);return0;}在CAN通信卡设备驱动程序中，为了增强CAN通信卡的通信能力、提高通信效率，根据CAN的特点，使用两级缓冲区结构，即直接面向CAN通信卡的收发缓冲区和直接面向系统调用的接收帧缓冲区。通讯中的收发缓冲区一般采用环形队列（或称为FIFO队列），使用环形的缓冲区可以使得读写并发执行，读进程和写进程可以采用“生产者和消费者”的模型来访问缓冲区，从而方便了缓存的使用和管理。然而，环形缓冲区的执行效率并不高，每读一个字节之前，需要判断缓冲区是否为空，并且移动尾指针时需要进行“折行处理”（即当指针指到缓冲区内存的末尾

10、时，需要新将其定向到缓冲区的首地址）；每写一个字节之前，需要判断缓区是否为，并且移动尾指针时同样需要进行“折行处理”。程序大部分的执行过程都是在处理个别极端的情况。只有小部分在进行实际有效的操作。这就是软件工程中所谓的“8比2”关系。结合CAN通讯