用C代码实现环形缓冲区(ring buf)

2024-04-11 04:04

本文主要是介绍用C代码实现环形缓冲区(ring buf),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

用C代码实现环形缓冲区(ring buf)

  • 概述
  • 环境介绍
    • launch.json(没改)
    • tasks.json
    • 注意
  • 代码
    • ringbuf.c
    • ringbuf.h
    • main.c
  • 测试说明
    • 工程代码下载

概述

因嵌入式项目需要,串口接收的数据有很高的周期性发送频率,原方式通过查询接收标志再接收会导致数据丢失和硬件buf溢出等问题,因此考虑开足够大的环形缓冲区(ring buf)实现,接收中断中仅实时的进行buf写操作,应用程序进行循环查询处理,将数据处理和数据接收解耦合,本文采用VS Code + Gcc编译器编写了测试验证程序,对ringbuf进行了测试,参考文章链接,并非照抄,而是在原文基础上进行了改进,并封装成单独的.c文件。

环境介绍

本文测试代码时在VS Code环境下进行了编写和调试,编译工具用的mingw64,详细配置方法就不做介绍了,主要介绍我遇到的一个问题:单个C程序可正常编译,但多个C程序编译报错(未定义的函数名),主要问题是launch.json 和 tasks.json 不对,参考文章,我的配置如下:

launch.json(没改)

 {// 使用 IntelliSense 了解相关属性。 // 悬停以查看现有属性的描述。// 欲了解更多信息,请访问: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387"version": "0.2.0","configurations": []
}

tasks.json

该文件主要修改了 “ f i l e " 参数为: " {file}" 参数为:" file"参数为:"{cwd}\*.c”,以编译当前工程目录下的所有C文件

{"version": "2.0.0","tasks": [{"type": "cppbuild","label": "C/C++: gcc.exe 生成活动文件","command": "C:\\mingw64\\bin\\gcc.exe","args": ["-fdiagnostics-color=always","-g",//"${file}", //默认仅编译当前打开的单个文件"${cwd}\\*.c",//编译当前目录下的所有C文件"-o","${fileDirname}\\${fileBasenameNoExtension}.exe"],"options": {"cwd": "${fileDirname}"},"problemMatcher": ["$gcc"],"group": "build","detail": "编译器: C:\\mingw64\\bin\\gcc.exe"}]
}

注意

这2个文件不是自己编写的,生成方法如下:
打开项目文件夹->终端->配置默认生成任务->选择gcc,之后会自动生成,我们只需要修改部分内容即可

代码

三个文件,main.c为主程序,ringbuf.c和ringbuf.h

ringbuf.c


#include "ringbuf.h"/* ******************************************
* 环形缓冲区初始化函数 InitRingBuff函数参数说明:
*   参数1 buf :指向ringbuf的结构体指针
*   参数2 size :buf大小,单位字节
*   参数3 over_mode :写入覆盖模式
*        0-   当buf满时阻塞写,并丢弃最新数据
*        1-   当buf满时覆盖写,并丢弃最早的数据
***************************************** */
void InitRingBuff(ringfifo *buf, unsigned int size,int over_mode)
{buf->pHead = (char *)malloc(size * sizeof(char));memset(buf->pHead, 0, size);buf->pValidRead = buf->pHead;buf->pValidWrite = buf->pHead;buf->pTail = buf->pHead + size;buf->used_space = 0;buf->free_space = size;buf->overwrite = over_mode; printf("pread is %d \t pwrite is %d \t used_space is %d \n",buf->pValidRead,buf->pValidWrite,buf->used_space);
}// 向缓冲区写数据
int WriteRingBuff(ringfifo *buf,char *pdata, unsigned int len)
{if (buf->pHead == NULL ){printf("WriteRingBuff: RingBuff is not Init!\n");return -2;}if (len > buf->pTail - buf->pHead){printf("WriteRingBuff: ring buf is too small\n");//每次写入数据不能超过buf总长度,否则认为buf开的不够return -1;}if ((len > buf->free_space) && (buf->overwrite != 1)){printf("WriteRingBuff: New add data is too long\n");//只有在覆盖模式才可写入超过剩余空间的数据,否则无法写入return -1;}// 若新增的数据长度大于写指针和尾指针之间的长度if (buf->pValidWrite + len > buf->pTail){int PreLen = buf->pTail - buf->pValidWrite;int LastLen = len - PreLen;memcpy(buf->pValidWrite, pdata, PreLen);memcpy(buf->pHead, pdata + PreLen, LastLen);buf->pValidWrite = buf->pHead + LastLen; // 新环形缓冲区尾地址}else{memcpy(buf->pValidWrite, pdata, len); // 将新数据内容添加到缓冲区buf->pValidWrite += len;              // 新的有效数据尾地址}if ((len > buf->free_space) && (buf->overwrite == 1))//覆盖写{buf->pValidRead = buf->pValidWrite;buf->used_space = buf->pTail - buf->pHead; buf->free_space = 0;}else{//未覆盖buf->used_space += len; buf->free_space -= len;}return 1;
}// 从缓冲区读数据
int ReadRingBuff(ringfifo *buf, char *pdata, unsigned int len)
{if (buf->pHead == NULL ){printf("ReadRingBuff: RingBuff is not Init!\n");return -2;}if (len > buf->used_space){printf("ReadRingBuff: Read data is too long\n");return -1;}if (len == 0){return 1;}if (buf->pValidRead + len > buf->pTail){int PreLen = buf->pTail - buf->pValidRead;int LastLen = len - PreLen;memcpy(pdata, buf->pValidRead, PreLen);memcpy(pdata + PreLen, buf->pHead, LastLen);buf->pValidRead = buf->pHead + LastLen;}else{memcpy(pdata, buf->pValidRead, len);buf->pValidRead += len;}buf->used_space -= len;buf->free_space +=len;return len;
}

ringbuf.h

#ifndef __RINGBUF_H_
#define __RINGBUF_H_#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>typedef struct
{char *pHead;       // 环形缓冲区首地址char *pValidRead;  // 已使用环形缓冲区首地址char *pValidWrite; // 已使用环形缓冲区尾地址char *pTail;       // 环形缓冲区尾地址unsigned int used_space;  //环形缓冲区有效数据个数unsigned int free_space; //环形缓冲区剩余空间int overwrite;// 1- overwrite
} ringfifo;void InitRingBuff(ringfifo *buf, unsigned int size,int over_mode);
int WriteRingBuff(ringfifo *buf,char *pdata, unsigned int len);
int ReadRingBuff(ringfifo *buf, char *pdata, unsigned int len);#endif

main.c


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
#include "ringbuf.h"int main()
{char c;int len;int readLen = 1;char readBuffer[10];int i = 0;ringfifo buf1;int r;char* strbuff = (char*)malloc(100 * sizeof(char));buf1.overwrite = 1;InitRingBuff(&buf1,10,1);printf("Please enter a character,VER 0.4\n");while (1){fgets(strbuff,100,stdin);printf("strlen is %d\n",strlen(strbuff)-1);if(strlen(strbuff)>1){switch (*strbuff){case 'R':r = ReadRingBuff(&buf1,readBuffer, readLen);if (r > 0){for (i = 0; i < readLen; i++){printf("%c ", (char)readBuffer[i]);}printf("\n");printf("pread is %d \t pwrite is %d \t used_space is %d free space is %d BUF:",buf1.pValidRead,buf1.pValidWrite,buf1.used_space,buf1.free_space);for (i = 0; i < buf1.pTail - buf1.pHead; i++){printf("%c ", (char)*(buf1.pHead+i));}printf("\n");}break;default:WriteRingBuff(&buf1,strbuff, strlen(strbuff)-1);printf("pread is %d \t pwrite is %d \t used_space is %d free space is %d BUF:",buf1.pValidRead,buf1.pValidWrite,buf1.used_space,buf1.free_space);for (i = 0; i < buf1.pTail - buf1.pHead; i++){printf("%c ", (char)*(buf1.pHead+i));}printf("\n");break;}}};return 0;
}

测试说明

程序运行后输入除了”R“以外的任意字符,按回车后写入buf,输入R时从buf读取1个字节,初始化buf时需设置覆盖/阻塞模式,测试结果如下:
在这里插入图片描述

工程代码下载

这篇关于用C代码实现环形缓冲区(ring buf)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/893029

相关文章

Spring Boot整合Redis注解实现增删改查功能(Redis注解使用)

《SpringBoot整合Redis注解实现增删改查功能(Redis注解使用)》文章介绍了如何使用SpringBoot整合Redis注解实现增删改查功能,包括配置、实体类、Repository、Se... 目录配置Redis连接定义实体类创建Repository接口增删改查操作示例插入数据查询数据删除数据更

Java Lettuce 客户端入门到生产的实现步骤

《JavaLettuce客户端入门到生产的实现步骤》本文主要介绍了JavaLettuce客户端入门到生产的实现步骤,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要... 目录1 安装依赖MavenGradle2 最小化连接示例3 核心特性速览4 生产环境配置建议5 常见问题

linux ssh如何实现增加访问端口

《linuxssh如何实现增加访问端口》Linux中SSH默认使用22端口,为了增强安全性或满足特定需求,可以通过修改SSH配置来增加或更改SSH访问端口,具体步骤包括修改SSH配置文件、增加或修改... 目录1. 修改 SSH 配置文件2. 增加或修改端口3. 保存并退出编辑器4. 更新防火墙规则使用uf

Java 的ArrayList集合底层实现与最佳实践

《Java的ArrayList集合底层实现与最佳实践》本文主要介绍了Java的ArrayList集合类的核心概念、底层实现、关键成员变量、初始化机制、容量演变、扩容机制、性能分析、核心方法源码解析、... 目录1. 核心概念与底层实现1.1 ArrayList 的本质1.1.1 底层数据结构JDK 1.7

C++中unordered_set哈希集合的实现

《C++中unordered_set哈希集合的实现》std::unordered_set是C++标准库中的无序关联容器,基于哈希表实现,具有元素唯一性和无序性特点,本文就来详细的介绍一下unorder... 目录一、概述二、头文件与命名空间三、常用方法与示例1. 构造与析构2. 迭代器与遍历3. 容量相关4

C++中悬垂引用(Dangling Reference) 的实现

《C++中悬垂引用(DanglingReference)的实现》C++中的悬垂引用指引用绑定的对象被销毁后引用仍存在的情况,会导致访问无效内存,下面就来详细的介绍一下产生的原因以及如何避免,感兴趣... 目录悬垂引用的产生原因1. 引用绑定到局部变量,变量超出作用域后销毁2. 引用绑定到动态分配的对象,对象

SpringBoot基于注解实现数据库字段回填的完整方案

《SpringBoot基于注解实现数据库字段回填的完整方案》这篇文章主要为大家详细介绍了SpringBoot如何基于注解实现数据库字段回填的相关方法,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以了解... 目录数据库表pom.XMLRelationFieldRelationFieldMapping基础的一些代

Java HashMap的底层实现原理深度解析

《JavaHashMap的底层实现原理深度解析》HashMap基于数组+链表+红黑树结构,通过哈希算法和扩容机制优化性能,负载因子与树化阈值平衡效率,是Java开发必备的高效数据结构,本文给大家介绍... 目录一、概述:HashMap的宏观结构二、核心数据结构解析1. 数组(桶数组)2. 链表节点(Node

Java AOP面向切面编程的概念和实现方式

《JavaAOP面向切面编程的概念和实现方式》AOP是面向切面编程,通过动态代理将横切关注点(如日志、事务)与核心业务逻辑分离,提升代码复用性和可维护性,本文给大家介绍JavaAOP面向切面编程的概... 目录一、AOP 是什么?二、AOP 的核心概念与实现方式核心概念实现方式三、Spring AOP 的关

Python实现字典转字符串的五种方法

《Python实现字典转字符串的五种方法》本文介绍了在Python中如何将字典数据结构转换为字符串格式的多种方法,首先可以通过内置的str()函数进行简单转换;其次利用ison.dumps()函数能够... 目录1、使用json模块的dumps方法:2、使用str方法:3、使用循环和字符串拼接:4、使用字符