提要

庫 Boost.CircularBuffer 提供了一個循環(huán)緩沖區(qū)，它是一個具有以下兩個基本屬性的容器：

• 循環(huán)緩沖區(qū)的容量是恒定的，由您設(shè)置。當(dāng)您調(diào)用成員函數(shù)（例如 push_back()）時，容量不會自動更改。只有您可以更改循環(huán)緩沖區(qū)的容量。循環(huán)緩沖區(qū)的大小不能超過您設(shè)置的容量。
• 盡管容量不變，但您可以隨時調(diào)用 push_back() 將元素插入循環(huán)緩沖區(qū)。如果已達到最大大小并且循環(huán)緩沖區(qū)已滿，則將覆蓋元素。

當(dāng)可用內(nèi)存量有限并且您需要防止容器任意增長時，循環(huán)緩沖區(qū)是有意義的。另一個例子是連續(xù)數(shù)據(jù)流，隨著新數(shù)據(jù)的可用，舊數(shù)據(jù)變得無關(guān)緊要。通過覆蓋舊數(shù)據(jù)自動重用內(nèi)存。

要使用 Boost.CircularBuffer 中的循環(huán)緩沖區(qū)，請包含頭文件 boost/circular_buffer.hpp。此頭文件定義類 boost::circular_buffer。

示例 16.1。使用 boost::circular_buffer

#include <boost/circular_buffer.hpp>
#include <iostream>
int main()
{
  typedef boost::circular_buffer<int> circular_buffer;
  circular_buffer cb{3};
  std::cout << cb.capacity() << '\n';
  std::cout << cb.size() << '\n';
  cb.push_back(0);
  cb.push_back(1);
  cb.push_back(2);
  std::cout << cb.size() << '\n';
  cb.push_back(3);
  cb.push_back(4);
  cb.push_back(5);
  std::cout << cb.size() << '\n';
  for (int i : cb)
    std::cout << i << '\n';
}

boost::circular_buffer 是一個模板，必須用類型實例化。例如，示例 16.1 中的循環(huán)緩沖區(qū) cb 存儲 int 類型的數(shù)字。

循環(huán)緩沖區(qū)的容量是在實例化類時指定的，而不是通過模板參數(shù)。 boost::circular_buffer 的默認構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建一個容量為零的緩沖區(qū)。另一個構(gòu)造函數(shù)可用于設(shè)置容量。在示例 16.1 中，緩沖區(qū) cb 具有三個元素的容量。

可以通過調(diào)用 capacity() 來查詢循環(huán)緩沖區(qū)的容量。在示例 16.1 中，capacity() 將返回 3。

容量不等于存儲元素的數(shù)量。雖然 capacity() 的返回值是常數(shù)，但 size() 返回緩沖區(qū)中元素的數(shù)量，這可能不同。 size() 的返回值始終介于 0 和循環(huán)緩沖區(qū)的容量之間。

Example16.1

示例 16.1 在第一次調(diào)用 size() 時返回 0，因為緩沖區(qū)不包含任何數(shù)據(jù)。調(diào)用 push_back() 三次后，緩沖區(qū)包含三個元素，第二次調(diào)用 size() 將返回 3。再次調(diào)用 push_back() 不會導(dǎo)致緩沖區(qū)增長。這三個新數(shù)字會覆蓋之前的三個數(shù)字。因此，size() 在第三次調(diào)用時會返回 3。

作為驗證，存儲的數(shù)字會在示例 16.1 的末尾寫入標(biāo)準(zhǔn)輸出。輸出包含數(shù)字 3、4 和 5，因為先前存儲的數(shù)字已被覆蓋。

示例 16.2。 boost::circular_buffer 的各種成員函數(shù)

#include <boost/circular_buffer.hpp>
#include <iostream>
int main()
{
  typedef boost::circular_buffer<int> circular_buffer;
  circular_buffer cb{3};
  cb.push_back(0);
  cb.push_back(1);
  cb.push_back(2);
  cb.push_back(3);
  std::cout << std::boolalpha << cb.is_linearized() << '\n';
  circular_buffer::array_range ar1, ar2;
  ar1 = cb.array_one();
  ar2 = cb.array_two();
  std::cout << ar1.second << ";" << ar2.second << '\n';
  for (int i : cb)
    std::cout << i << '\n';
  cb.linearize();
  ar1 = cb.array_one();
  ar2 = cb.array_two();
  std::cout << ar1.second << ";" << ar2.second << '\n';
}

Example16.2

示例 16.2 使用了其他容器中不存在的成員函數(shù) is_linearized()、array_one()、array_two() 和 linearize()。這些成員函數(shù)闡明了循環(huán)緩沖區(qū)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

循環(huán)緩沖區(qū)本質(zhì)上類似于 std::vector。因為開始和結(jié)束的定義很好，所以可以將向量視為傳統(tǒng)的 C 數(shù)組。也就是說，內(nèi)存是連續(xù)的，第一個和最后一個元素總是在最低和最高的內(nèi)存地址。但是，循環(huán)緩沖區(qū)不提供這樣的保證。

盡管談?wù)撗h(huán)緩沖區(qū)的開始和結(jié)束可能聽起來很奇怪，但它們確實存在?？梢酝ㄟ^迭代器訪問元素，并且 boost::circular_buffer 提供了成員函數(shù)，例如 begin() 和 end()。雖然使用迭代器時不需要關(guān)心開始和結(jié)束的位置，但使用常規(guī)指針訪問元素時情況會變得有點復(fù)雜，除非你使用 is_linearized()、array_one()、array_two()、和線性化（）。

如果循環(huán)緩沖區(qū)的開頭位于最低內(nèi)存地址，則成員函數(shù) is_linearized() 返回 true。在這種情況下，緩沖區(qū)中的所有元素從頭到尾連續(xù)存儲在不斷增加的內(nèi)存地址中，并且可以像傳統(tǒng)的 C 數(shù)組一樣訪問元素。

如果 is_linearized() 返回 false，則循環(huán)緩沖區(qū)的開頭不在最低內(nèi)存地址，示例 16.2 中就是這種情況。雖然前三個元素 0、1 和 2 完全按此順序存儲，但第四次調(diào)用 push_back() 將用數(shù)字 3 覆蓋數(shù)字 0。因為 3 是調(diào)用 push_back() 添加的最后一個元素，它現(xiàn)在是循環(huán)緩沖區(qū)的新端?，F(xiàn)在開始是編號為 1 的元素，它存儲在下一個更高的內(nèi)存地址。這意味著元素不再連續(xù)存儲在不斷增加的內(nèi)存地址中。

如果循環(huán)緩沖區(qū)的末尾位于比開頭低的內(nèi)存地址，則可以通過兩個傳統(tǒng)的 C 數(shù)組訪問元素。為了避免計算每個數(shù)組的位置和大小，boost::circular_buffer 提供了成員函數(shù) array_one() 和 array_two()。

array_one() 和 array_two() 都返回一個 std::pair，其第一個元素是指向相應(yīng)數(shù)組的指針，第二個元素是大小。 array_one() 訪問循環(huán)緩沖區(qū)開頭的數(shù)組，array_two() 訪問緩沖區(qū)末尾的數(shù)組。

如果循環(huán)緩沖區(qū)被線性化并且 is_linearized() 返回 true，則也可以調(diào)用 array_two()。但是，由于緩沖區(qū)中只有一個數(shù)組，因此第二個數(shù)組不包含任何元素。

為了簡化問題并將循環(huán)緩沖區(qū)視為傳統(tǒng)的 C 數(shù)組，您可以通過調(diào)用 linearize() 強制重新排列元素。完成后，您可以使用 array_one() 訪問所有存儲的元素，而無需使用 array_two()。

Boost.CircularBuffer 提供了一個名為 boost::circular_buffer_space_optimized 的附加類。此類也在 boost/circular_buffer.hpp 中定義。盡管此類的使用方式與 boost::circular_buffer 相同，但它在實例化時不保留任何內(nèi)存。相反，內(nèi)存是在添加元素時動態(tài)分配的，直到達到容量為止。刪除元素會相應(yīng)地釋放內(nèi)存。 boost::circular_buffer_space_optimized 更有效地管理內(nèi)存，因此在某些情況下可能是更好的選擇。例如，如果您需要一個大容量的循環(huán)緩沖區(qū)，它可能是一個不錯的選擇，但您的程序并不總是使用完整的緩沖區(qū)。

到此這篇關(guān)于C++ Boost CircularBuffer算法超詳細精講的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ Boost CircularBuffer內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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