预分配内存fifo实现可变长度字节序列存储

github链接https://github.com/gexin1023/utils/tree/master/fifo

fifo即先进先出队列,可以用链表来实现,在链表头部插入数据,尾部读数据,每次插入新的数据都动态分配一段内存用于数据存储,适用于变长数据的队列实现。也可以用数组实现,用一个数组buf[LEN]作为缓存,用两个整数分别记录写数据和读数据的位置,适用于每次读取相同长度数据的场景。

有的场景中,要避免频繁的malloc/free动态分配释放,与此同时数据长度不定。因此,需要预分配一段空间存储数据,也需要记录每一个数据的长度,方便存取。

fifo数据结构

typedef struct
{
unsigned int pos; // position index in buffer
unsigned int len; // the length of data
list_node_t node;
}pos_t; typedef struct
{
unsigned char *buffer;
unsigned int size;
unsigned int in;
unsigned int out;
list_node_t pos_head;
} fifo_t;

设计以上的数据结构,buffer即为fifo的存储空间,开始时根据需要预分配,size表示buffer的长度。inout分别记录读写数据的位置,pos_t结构组成的链表用于记录每次写入数据的位置及长度。

fifo接口

fifo_t * fifo_init(unsigned char *buf, unsigned int size);

fifo_t *fifo_alloc(unsigned int size);

void fifo_free(fifo_t *fifo);

/* fifo_put, 向fifo加入数据
* @fifo, 目标fifo
* @buf, 数据
* @len, 数据长度
* 如果空间不够,就删除最旧的数据,新数据覆盖旧数据
*/
unsigned int fifo_put(fifo_t *fifo, unsigned char *buf, unsigned int len); /* fifo_put_tail
* 有时会存在优先级比较高的数据需要放在最先出队的位置
* /
unsigned int fifo_put_tail(fifo_t *fifo, unsigned char *buf, unsigned int len); /* fifo_get
* 取数据
*/
int fifo_get(fifo_t *fifo, unsigned char *buf, unsigned int *p_len); /* fifo_get_len
* 获取数据长度
*/
int fifo_get_len(fifo_t *fifo);

fifo接口的实现如下:


/* fifo_init: create a fifo using a preallocated memory
*
* buf: preallocated memory
* size: the length of the preallocated memory, 取以2为底的整数
*/
fifo_t * fifo_init(unsigned char *buf, unsigned int size)
{
fifo_t *fifo = (fifo_t *)malloc(sizeof(fifo_t)); fifo->buffer = buf;
fifo->size = size;
fifo->in = fifo->out = 0;
fifo->pos_head.next = &(fifo->pos_head);
fifo->pos_head.prev = &(fifo->pos_head);
return fifo;
} /* fifo_alloc: create a fifo
*
* size: the length of the allocated memory
*/
fifo_t *fifo_alloc(unsigned int size)
{
unsigned char * buf = (unsigned char *)malloc(size);
return fifo_init(buf, size);
} /* fifo_free:
*
*/ void fifo_free(fifo_t *fifo)
{
free(fifo->buffer);
free(fifo);
} /* fifo_put, 向fifo加入数据
* @fifo, 目标fifo
* @buf, 数据
* @len, 数据长度
* 如果空间不够,就删除最旧的数据,新数据覆盖旧数据 */
static unsigned int __fifo_put(fifo_t *fifo, unsigned char *buf, unsigned int len)
{
unsigned int l; /* fifo 空间不足时,删除旧内容,直到可以容纳新的数据 */
while(len>(fifo->size - fifo->in + fifo->out))
{
pos_t *pos = list_entry(fifo->pos_head.prev, pos_t, node);
fifo->out += pos->len;
list_del(fifo->pos_head.prev);
free(pos);
} /* 首先复制数据从( in % buf_size)位置到buffer结尾 */
l = min(len , fifo->size - (fifo->in & (fifo->size-1)));
memcpy(fifo->buffer + (fifo->in & (fifo->size-1)), buf ,l); /* 然后复制剩下的数据从buffer开头开始 */
memcpy(fifo->buffer, buf+l, len-l); /* 加入新的位置节点 */
pos_t *pos = (pos_t *)malloc(sizeof(pos_t));
pos->len=len;
pos->pos=fifo->in;
list_add(&(fifo->pos_head), &(pos->node)); /* 更改写入点索引 */
fifo->in += len; return len;
} unsigned int fifo_put(fifo_t *fifo, unsigned char *buf, unsigned int len)
{
return __fifo_put(fifo, buf, len);
} unsigned int fifo_put_tail(fifo_t *fifo, unsigned char *buf, unsigned int len)
{
unsigned int l; /* fifo 空间不足时,删除旧内容,直到可以容纳新的数据 */
while(len>(fifo->size - fifo->in + fifo->out))
{
pos_t *pos = list_entry(fifo->pos_head.prev, pos_t, node);
fifo->out += pos->len;
list_del(fifo->pos_head.prev);
free(pos);
} fifo->out -= len; /* 首先复制数据从( out % buf_size)位置到buffer结尾 */
l = min(len , fifo->size - (fifo->out & (fifo->size-1)));
memcpy(fifo->buffer + (fifo->out & (fifo->size-1)), buf ,l); /* 然后复制剩下的数据从buffer开头开始 */
memcpy(fifo->buffer, buf+l, len-l); /* 加入新的位置节点 */
pos_t *pos = (pos_t *)malloc(sizeof(pos_t));
pos->len=len;
pos->pos=fifo->out;
list_add_tail(&(fifo->pos_head), &(pos->node)); return len;
} int fifo_get(fifo_t * fifo, unsigned char * buf, unsigned int * p_len)
{
if(fifo->pos_head.next == &(fifo->pos_head))
{
// fifo is emperty
return -1;
} pos_t *pos = list_entry(fifo->pos_head.prev, pos_t, node);
*p_len = pos->len; list_del(&(pos->node)); free(pos); int l = min(*p_len, fifo->size - (fifo->out &(fifo->size-1)));
memcpy(buf, fifo->buffer+(fifo->out & (fifo->size-1)), l);
memcpy(buf+l, fifo->buffer, *p_len-l); fifo->out += *p_len;
return *p_len;
} int fifo_get_len(fifo_t * fifo)
{
if(fifo->pos_head.next == &(fifo->pos_head))
{
// fifo is emperty
return -1;
} pos_t *pos = list_entry(fifo->pos_head.prev, pos_t, node); return (int)pos->len;
}

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