环形缓冲区的C语言实现

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <string.h>  
#include <unistd.h>  
#include <pthread.h>  

#define BUFFSIZE 1024 * 1024  
#define min(x, y) ((x) < (y) ? (x) : (y))  

pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;  

struct cycle_buffer {  
    unsigned char *buf;  
    unsigned int size;  
    unsigned int in;  
    unsigned int out;  
    pthread_mutex_t lock;  
};  

static struct cycle_buffer *fifo = NULL;  

static int init_cycle_buffer(void)  
{
    int size = BUFFSIZE, ret;  

    ret = size & (size - 1);  
    if (ret)  
        return ret;
    fifo = (struct cycle_buffer *) malloc(sizeof(struct cycle_buffer));  
    if (!fifo)  
        return -1;  

    memset(fifo, 0, sizeof(struct cycle_buffer));  
    fifo->size = size;  
    fifo->in = fifo->out = 0;  
    pthread_mutex_init(&fifo->lock, NULL);  
    fifo->buf = (unsigned char *) malloc(size);  
    if (!fifo->buf)
        free(fifo);
    else
        memset(fifo->buf, 0, size);  
    return 0;  
}  

unsigned int fifo_get(unsigned char *buf, unsigned int len)  
{  
    unsigned int l;  
    len = min(len, fifo->in - fifo->out);  
    l = min(len, fifo->size - (fifo->out & (fifo->size - 1)));  
    memcpy(buf, fifo->buf + (fifo->out & (fifo->size - 1)), l);  
    memcpy(buf + l, fifo->buf, len - l);  
    fifo->out += len;  
    return len;  
}  

unsigned int fifo_put(unsigned char *buf, unsigned int len)  
{  
    unsigned int l;  
    len = min(len, fifo->size - fifo->in + fifo->out);  
    l = min(len, fifo->size - (fifo->in & (fifo->size - 1)));  
    memcpy(fifo->buf + (fifo->in & (fifo->size - 1)), buf, l);  
    memcpy(fifo->buf, buf + l, len - l);  
    fifo->in += len;  
    return len;  
}  

static void * thread_read(void *arg)  
{  
    char buf[1024];  
    unsigned int n;  
    pthread_detach(pthread_self());  
    for (;;) {  
        memset(buf, 0, sizeof(buf));  
        pthread_mutex_lock(&fifo->lock);  
        n = fifo_get(buf, sizeof(buf));  
        pthread_mutex_unlock(&fifo->lock);  
        write(STDOUT_FILENO, buf, n);  
    }
    printf("nnafter thread_read : %snn",buf);
    return NULL;  
}  

static void * thread_write(void *arg)  
{  
    unsigned char buf[] = "hello world";  
    pthread_detach(pthread_self());  
    for (;;) {  
        pthread_mutex_lock(&fifo->lock);  
        fifo_put(buf, strlen(buf));  
        pthread_mutex_unlock(&fifo->lock);  
    }  
    return NULL;  
}  

int main(void)  
{  
    int ret;  
    pthread_t wtid, rtid;  
    ret = init_cycle_buffer();  
    if (ret == -1)  
        return ret;  

    pthread_create(&wtid, NULL, thread_write, NULL);  
    pthread_create(&rtid, NULL, thread_read, NULL);  
    pthread_exit(NULL);  
    return 0;
}

1. buffer指向存放数据的缓冲区，size是缓冲区的大小，in是写指针下标，out是读指针下标,在len和(fifo->size - fifo->in + fifo->out)之间取一个较小的值赋给len。注意，当(fifo->in == fifo->out+fifo->size)时，表示缓冲区已满，此时得到的较小值一定是0，后面实际写入的字节数也全为0。另一种边界情况是当len很大时（因为len是无符号的，负数对它来说也是一个很大的正数），这一句也能保证len取到一个较小的值，因为fifo->in总是大于等于fifo->out，所以后面的那个表达式的值不会超过fifo->size的大小把上一步决定的要写入的字节数len“切开”，这里又使用了一个技巧。注意：实际分配给fifo->buffer的字节数fifo->size，必须是2的幂，否则这里就会出错。既然fifo->size是2的幂，那么 (fifo->size-1)也就是一个后面几位全为1的数，也就能保证(fifo->in & (fifo->size - 1))总为不超过(fifo->size - 1)的那一部分，和(fifo->in)% (fifo->size - 1)的效果一样。  
2. 这样后面的代码就不难理解了，它先向fifo->in到缓冲区末端这一块写数据，如果还没写完，在从缓冲区头开始写入剩下的，从而实现了循环缓冲。最后，把写指针后移len个字节，并返回len。
3. 从上面可以看出，fifo->in的值可以从0变化到超过fifo->size的数值，fifo->out也如此，但它们的差不会超过fifo->size 。