循环缓冲区的结束指针问题

Question

我正在使用 Visual C++。

我正在尝试实现一个循环缓冲区，这个 CB 必须处理特定类型的数据...事实上，它是一个结构数据，其中我们有某种原始数据存储在 char 类型中以及与之关联的日期数据...这是使用结构实现的。

这是更多详细信息的代码：

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <windows.h>



//data=date_label+raw_data
typedef struct DataFragment 
{
    char data[4];
    clock_t date;

 }DataFragment;

typedef struct CircularBuffer
{
    DataFragment *buffer;     // data buffer
    DataFragment *buffer_end; // end of data buffer
    size_t capacity;  // maximum number of items in the buffer
    size_t count;     // number of items in the buffer
    size_t sz;        // size of each item in the buffer
DataFragment *head;       // pointer to head
    DataFragment *tail;       // pointer to tail
 } CircularBuffer;


void cb_init(struct CircularBuffer *cb, size_t capacity, size_t sz)
 {

 if((cb->buffer = (DataFragment*) malloc(capacity * sz))!=NULL)
    puts("success alocation");
//if(cb->buffer == NULL)
     //handle error
cb->buffer_end = (DataFragment *)cb->buffer + (capacity-1)*sz;
cb->capacity = capacity;
cb->count = 0;
cb->sz = sz;
cb->head = cb->buffer;
cb->tail = cb->buffer;
}

 void cb_free(struct CircularBuffer *cb)
 {
     free(cb->buffer);
     // clear out other fields too, just to be safe
 }

 void cb_push_back(struct CircularBuffer *cb, const DataFragment *item)
  {
     //if(cb->count == cb->capacity)
       //handle error when it's full
memcpy(cb->head->data, item->data,4);
cb->head->date=item->date;
cb->head = (DataFragment*)cb->head + cb->sz;
    if(cb->head == cb->buffer_end)
      cb->head = cb->buffer;
    cb->count++;
   }

 void cb_pop_front(struct CircularBuffer *cb, DataFragment *item)
 {
   //if(cb->count == 0)
     //handle error
memcpy(item->data, cb->tail->data,4);
item->date=cb->tail->date;
cb->tail = (DataFragment*)cb->tail + cb->sz;
    if(cb->tail == cb->buffer_end)
      cb->tail = cb->buffer;
    cb->count--;
  }

int main(int argc, char *argv[])
 {

struct CircularBuffer pbuf;

pbuf.buffer=NULL;
pbuf.buffer_end=NULL;
pbuf.capacity=0;
pbuf.count=0;
pbuf.head=NULL;
pbuf.sz=0;
pbuf.tail=NULL;
struct CircularBuffer *buf= &pbuf;
size_t sizz = sizeof(DataFragment);

//initialisation of the circlar buffer to a total bytes 
//of capacity*sizz=100*sizeof(struct DataFragment)
cb_init(buf,100,sizz);

//temporary container of data
DataFragment temp,temp2;

for(int i=0;i<4;i++)
    temp.data[i]='k';
for(int i=0;i<4;i++)
    temp2.data[i]='o';

//pushing temporary buffer to the CB...40*2=80<capacity of the CB
for(int i=0;i<40;i++)
{
    Sleep(20);
    temp.date=clock();
    cb_push_back(buf,&temp);
    Sleep(10);
    temp2.date=clock();
    cb_push_back(buf,&temp2);
}

DataFragment temp3;
for(int i=0;i<20;i++)
{
    cb_pop_front(buf,&temp3);
    printf("%d\n", temp3.data); //print integers....no need of end caracter
}
cb_free(buf);

return 0;
}

当我编译代码时，一切都很好，但是当我调试时，我注意到 buffer_end 指针有问题，它说 bad_pointer....如果容量大于 56，就会发生这种情况.. .我不知道为什么指针不能指向缓冲区的末尾。但是如果容量小于 56，则指针恰好指向缓冲区的末尾

如果有人知道为什么会发生这种情况，以及如何修复它，请帮助我..

提前致谢

Answer 1

您似乎误解了指针算术

cb->buffer_end = (DataFragment *)cb->buffer + (capacity-1)*sz;
cb->head = (DataFragment*)cb->head + cb->sz;
cb->tail = (DataFragment*)cb->tail + cb->sz;

指针算术已经考虑了基础类型的大小。您真正需要的是

++cb->head;
++cb->tail;

---

如果想法是破解 sizeof(DataFragment) - 也许为一项分配比结构大小更多的存储空间 - 出于某种邪恶的目的 - 您需要首先转换指向 char* 的指针（因为 sizeof(char) == 1）。

cb->tail = (DataFragment*)((char*)cb->tail + cb->sz);

---

从设计角度来看，该结构似乎有太多成员：buffer_end 和 capacity 彼此重复（给定一个，您总是可以找到另一个），并且 sz< /code> 成员不是必需的（它应该始终是 sizeof(DataFragment) 。

另外，我相信你可以只分配结构

*(cb->head) = *item;

，似乎完全不必要的强制转换（可能是由于对指针算术的误解造成的） ：

cb->buffer_end = (DataFragment *)cb->buffer + (capacity-1)*sz;

如果它应该是 C++，那么它包含很多“C-isms”（typedeffing 结构，使用 struct XXX var; - 尽管已经对其进行了 typedeffed 等），并且代码通常是以纯 C 风格设计（没有利用 C++ 的最大优势，即使用 RAII 进行自动资源管理）。

---

我还可以指出，clock() 很难为您提供日期。 :)

Answer 2

我认为您需要删除 * sz。 （而且我认为您不需要强制转换。）

cb->buffer_end = cb->buffer + (capacity-1);

指针的算术会自动考虑所指向类型的大小。

我还应该指出 boost::circular_buffer 。

Answer 3

你假设指针是 4 字节宽。并非所有平台 (x86_64) 上都是如此。因此，memcpy() 应该使用 sizeof 运算符。
似乎还有另一个错误“end = buffer + (capacity - 1) * size”。与 cb_push_back() 结合使用，您分配的一个元素过多（或者您没有使用环形缓冲区的最后一个元素）。cb_count 增加在每个push_back中也是如此，所以你的缓冲区可以有比元素更多的“计数”。

Answer 4

如果你打算用 C++ 编写代码，至少使用 STL。尝试 std::list