循环缓冲区（RingBuffer）

1、循环缓冲区的实现原理

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。

2、概念

中文名是环形缓冲区，也被叫做循环缓冲区。关于循环缓冲区（RingBuffer）的概念，其实来自于Linux内核（Maybe），是为解决某些特殊情况下的竞争问题提供了一种免锁的方法。这种特殊的情况就是当生产者和消费者都只有一个，而在其它情况下使用它也是必须要加锁的。对应在Linux内核中有对它的定义：

struct kfifo {
	unsigned char *buffer;
	unsigned int size;
	unsigned int in;
	unsigned int out;
	spinlock_t *lock;
};

其中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，lock是加到struct kfifo上的自旋锁（上面说不加锁不是这里的锁），防止多个进程并发访问此数据结构。当in==out时，说明缓冲区为空；当(in-out)==size时，说明缓冲区已满。

RingBuffer，也就是环形缓冲区，是一种在多线程编程场景中极为常用的数据结构。它就像一个首尾相接的环形轨道，数据的写入和读取在这个环形轨道上循环进行。这种结构在处理生产者 - 消费者模型时，有着独特的优势。想象一下，在一个数据处理系统中，有多个线程不断地产生数据（生产者），同时又有其他线程需要持续地处理这些数据（消费者），RingBuffer 就能够很好地在两者之间起到缓冲和协调的作用。

而线程安全则是在多线程环境下必须要重点考虑的因素。多个线程同时对 RingBuffer 进行读写操作时，如果没有合理的机制来保证数据的一致性和操作的原子性，就会出现诸如数据竞争、脏读、写覆盖等严重问题。

3、

在涉及到模块与模块间数据传输缓存处理、通信程序中，经常使用环形缓冲区（Ring Buffer）作为数据结构来存放通信中发送和接收的数据。

https://mp.weixin.qq.com/s/apD2gAsrgguJT_uPMPSf7A demo见：D:\interview\Storage\c++\study\advanced\RingBuffer\ringbuffer.c