c++ boost circular_buffer

boost库中的 circular_buffer顾名思义是一个循环缓冲器,其 capcity是固定的当容量满了以后,插入一个元素时,会在容器的开头或结尾处删除一个元素。
c++ boost circular_buffer_第1张图片

circular_buffer为了效率考虑,使用了连续内存块保存元素

  1. 使用固定内存,没有隐式或者非期望的内存分配
  2. 快速在circular_buffer头或者尾部插入,删除元素,并且是常量时间复杂度
  3. 常量时间访问元素
  4. 适合实时和对性能要求苛刻的应用

circular_buffer头部和尾部都可以写入,内部使用了两个指针first,last来操作写入。

在初始化时候,first,last都指向了固定申请内存的开始。假定申请固定的buffer元素为N个。
buffer [0] [1] [2] …[] [n-2] [n-1]
|
first
last

当不断使用push_back填充buffer,如下显示的是插入了n-1个元素,last始终指向下一个要插入的位置

buffer [0] [1] [2] …[] [n-2] [n-1]
| |
first last

当插入了n个元素,队列满时last指针回转到头部,又与first指针相等了(如果没有使用pop_front读取过元素)。

buffer [0] [1] [2] …[] [n-2] [n-1]
|
first
last

这时候再插入元素,first指向的元素buffer[0]就要被覆写了。

buffer [0] [1] [2] …[] [n-2] [n-1]
|
first
last

如上first指针也改变了,buffer[0]已经是最新的元素,buffer[1]才是最老的元素。

push_front与之类似,只不过是移动first指针插入数据。

#include
using namespace std;
#include
using namespace  boost;

int main()
{
    // 定义并初始化一个循环缓冲区
    circular_buffer<int>  cb(3);//容量为3
    
	cout << cb.capacity() << endl; // 3
    cout << cb.size() << endl;  // 0
    cb.push_back(1);//从尾部插入
    cb.push_back(2);//
    cb.push_back(3);//容量已满
    cout << cb.capacity() << endl; // 3
    cout << cb.size() << endl; // 3

    //cb.push_front(1);//从头插入
    //cb.push_front(2);//
    //cb.push_front(3);//容量已满

    for (int i = 0; i < cb.size(); ++i) 	cout << cb[i] << "   ";
    cout << endl;


    //容量已满,尾部插入,踢出头部元素
    cb.push_back(4);
    for (int i = 0; i < cb.size(); ++i) 	cout << cb[i] << "   ";
    cout << endl;

    //容量已满,头部插入,踢出尾部元素
    cb.push_front(5);
    for (int i = 0; i < cb.size(); ++i) 	cout << cb[i] << "   ";
    cout << endl;

    cb.pop_back();//删除尾部的元素
    for (int i = 0; i < cb.size(); ++i) 	cout << cb[i] << "   ";
    cout << endl;

    cb.pop_front();//删除头部的元素
    for (int i = 0; i < cb.size(); ++i) 	cout << cb[i] << "   ";
    cout << endl;

    return 0;
}

可能适用的场景

  1. 可存储最新接收到的samples,当更新的samples到来,覆写最老的元素
  2. 可用作底层容器实现固定大小buffer
  3. 可作为一种cache,保存一定数量的最新插入的元素
  4. 高效的固定大小先进先出队列
  5. 高效的后进先去队列,当队列满时,移除最老的元素(也就是第一个插入的元素)

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