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在程式的兩個模組間進行通訊的時候，緩衝區成為乙個經常使用的機制。
如上圖，寫入模組將資訊寫入緩衝區中，讀出模組將資訊讀出緩衝區。這樣使得：
緩衝區顯然不適合下面的情況：
佇列使用環形佇列，如上圖。環形佇列的特點是，不需要進行動態的記憶體釋放和分配，使用固定大小的記憶體空間反覆使用。在實際的佇列插入和彈出操作中， 是不斷交叉進行的，當push操作時，head會增加；而pop操作時，tail會增加。push的速度快的時候，有可能追上 tail，這個時候說明佇列已經滿了，不能再進行push的操作了，需要等待 pop 操作騰出佇列的空間。當 pop 的操作快，使得 tail 追上 head，這個時候說明佇列已空了，不能再進行 pop 操作了，需要等待 push 進來資料。
下面列出了乙個環形佇列類的的資料結構的源程式 。
[cpp]view plain
copy
/* loopque.h
author: zhangtao
date: july 26, 2009
*/# ifndef loopque_h
# define loopque_h
# include
namespace xtl
loopque_impl(int msize) : max_size(msize), _front(0), _rear(0), _size(0) {}
_tp& front()
void push(
const _tp& value)
void pop()
int check_pop(_tp& tv)
int check_push(
const _tp& value)
bool full()
const
bool empty()
const
int size()
const
int capacity()
const
private:
int32_t _front; // front index
int32_t _rear; // rear index
int32_t _size; // queue data record number
const int32_t max_size;
// queue capacity
_tp data[0]; // data record occupy symbol
};
template
<
typename _tp>
struct loopque_allocate
void deallocate(
void *p)
};
template
typename _tp, typename alloc = loopque_allocate<_tp> >
class loopque
~loopque()
value_type& front()
const value_type& front()
const
void push(
const value_type& value)
void pop()
int check_pop(value_type& tv)
int check_push(
const value_type& value)
bool full()
const
bool empty()
const
int size()
const
private:
alloc alloc;
loopque_impl<_tp>& impl;
};
} // end of
# endif // end of
程式裡定義了兩個類 loopque_impl及loopqueue。前者定義了環形佇列的基本資料結構和實現，後者又進行了一次記憶體分配包裝。
21行的loopque_impl的建構函式是以佇列的空間大小作為引數建立這個類的。也就是說，在類建立的時候，就決定了佇列的大小。
63行中定義的佇列的陣列空間為 _tp data[0]。這似乎是乙個奇怪的事情。事實上，這個空間大小應該是max_size個陣列空間。 但由於max_size是在類建立的時候確定的，在這裡，data[0]只起到乙個佔位符的作用。所以，loopque_impl這個類是不能直接使用的， 需要正確的分配好記憶體大小，才能使用，這也是需要裡另外設計乙個類loopqueue的重要原因之一。也許您會奇怪，為什麼要這樣使用呢？如果定義乙個指標， 例如：_tp *data，然後在建構函式裡面使用 data = new _tp[max_size]，不是很容易嗎？但是，不要忘記了，我們這個環形佇列類有可能會是乙個程序間共享類。 例如，乙個程序push操作，另乙個程序pop操作。這樣，這個類是需要建立在共享記憶體中的。而共享記憶體中的類的成員，如果包含有指標或者引用這樣的型別， 將給記憶體分配帶來很大的麻煩。而我們這樣以這個佔位符的方式設計這個類，將減少這種麻煩和複雜性。
17行的addsize的類函式確定了loopque_impl需要的另外的記憶體空間的大小。
loopqueue顯示了怎樣使用loopque_impl，解決記憶體分配問題的。從79行的模版引數中，我們看到，除了緩衝區資料存放型別_tp的引數外，還有乙個alloc型別。 這便是用於分配loopque_impl記憶體空間使用的模版類。
在loopqueue的成員中，定義了loopque_impl的乙個引用 impl（102行）。這個引用便是指向使用alloc分配空間得來的loopque_impl的空間。
alloc模版引數有乙個預設的定義值 loopque_allocate。從這個預設的分配記憶體的類裡，我們可以看到乙個分配loopque_impl的實現樣例，見69行：
char *p = new char[sizeof(loopque_impl<_tp>) + loopque_impl<_tp>::addsize(msize)];
return *(new (p) loopque_impl<_tp>(msize));
這裡，先根據msize分配好了靠慮到了data[msize]的足夠的記憶體，然後，再使用定位的new操作，將loopque_impl建立在這個記憶體區中。這樣，loopque_impl類就可以使用它其中的 _tp data[0]的成員。實際上，這個成員已經有 _tp data[msize]這樣的空間了。 這裡，如果我們設計另外乙個分配記憶體的類，例如，loopque_shmalloc。這個類是使用共享記憶體，並在其中建立loopque_impl類。這樣我們就可以使用：
loopque<_tp loopque_shmalloc>
來建立乙個可以在程序間共享而進行通訊的環形佇列類了。
至此，我們可以總結一下：這些工作我們將在隨後的設計中進行。且聽下回分解。
附件: loopque的測試程式:
[cpp]view plain
copy
/* tst-loopque.cpp
test program for class
author: zhangtao
date: july 27, 2009
*/# include
# include // for function
# include "xtl/loopque.h"
intmain(int argc,
char **argv)
queue.check_push(1000);
std::cout <
<
" size:"
<
for (
int i = 0; i
std::cout <
<
" size:"
<
return 0;
}
環形緩衝區 環形緩衝佇列學習
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