1.往期回顾

1. 一个简单实用的循环buffer，用于缓冲数据！测试500M数据，耗时1.3秒。

2. C语言版本的循环buffer比C++版本的速度更快！测试500M数据0.5秒，达9.25Gbps左右！

3. C 语言免拷贝版本循环 buffer 比拷贝版本快了近 10 倍！

之前分享过一些循环buffer缓冲区的实现，有C++版本的、C语言版本的、C语言免拷贝版本的，本质上都是基于环形缓冲区思想实现的"一写一读"循环buffer，今天给大家分享一个"一写多读"版本的循环buffer。

2. 简介

”一写多读“循环buffer即一个写者往循环buffer缓冲区写入数据，多个读者从循环buffer缓冲区读取数据，通过管理各种读写指针的位置进行数据保护。通过这种机制实现一份数据共享给不同模块使用且互不干扰，隔离模块，降低耦合。

”一写多读“循环buffer的示意图如下所示，本例中有3个读指针，1个写指针，所有指针顺时针方向移动。红色区域是写指针写入数据，暂无读者读取数据；绿色区域是部分读者未读完数据的区域；黄色区域是所有读者都读完数据的区域。

图1 "一写多读"循环buffer 示意图

3. 设计思想

要想实现读写指针流动且访问数据不冲突，即把握两点：对照下图

1. 写指针不能追上超过最后一个读指针，即本例中的读指针1，此时对于写指针来讲，可写入数据的空间为黄色部分。

2. 所有读者不能追上超过写指针。本例中读指针3此时可读取数据的区域为红色部分；读指针2此时可读取数据区域是蓝色+红色区域；读指针3此时可读取数据区域是绿色+蓝色+红色区域。

图2 "一写多读循环buffer 指针标识图

4. 设计实现

循环缓冲区本质是一块连续的内存空间，通过管理读写指针位置实现数据共享，如下图所示。当指针到达右边边界即buffer结束地址，通过取余的方式讲指针回环到左边对应位置，实现循环流动。

图3 "一写多读"循环buffer 内存布局

结构体设计及函数设计如下，包含写指针，读者数组，因为读者数目可配置。add函数指针实现添加读者，read实现读取数据，write实现向缓冲区写入数据。

typedef struct m_ringbuffer
{
    struct readpos_t *arr_pos[MAX_READ_NUM];/* 读者信息数组    */  
    volatile int w_pos;          /* 写入数据指针位置 */
    int          read_cnt;       /* 读者数量       */
    int rb_overflow_cnt;         /* 记录缓冲区溢出的次数     */
    int rb_size, rb_size_mask;   /* 缓冲区空间大小  */
    uint8_t*      rb_buffer;     /* 缓存数据空间    */
    int (*add)(void* pthis);     /* 向循环buffer添加一个读者 */
    int (*write)(void* pthis, const uint8_t* buffer, int len); /* 写数据函数 */
    int (*read)(void* pthis, int readid, uint8_t **buffer, int len); /* 读数据函数 */
}m_ringbuffer_t;

/**
 * @brief 从循环buffer空间读取数据
 * @param pthis 循环buffer句柄
 * @param readid 读者的id,区分读者
 * @param buffer 要的数据指针的地址
 * @param len 要读取数据的长度
 * @return -1:参数错误 -2:可读空间不够 len:读取的数据长度
*/
static int mrb_read(void* pthis, int readid, uint8_t **buffer, int len);

/**
 * @brief 向循环buffer空间写入数据
 * @param pthis 循环buffer句柄
 * @param buffer 要写入的数据
 * @param len 要写入数据的长度
 * @return -1:参数错误 -2:可写空间不够 0:写入成功
*/
int mrb_write(void* pthis, const uint8_t* buffer, int len);

/**
 * @brief 向循环buffer添加读者
 * @param pthis 循环buffer句柄
 * @return -1:添加失败  id:读者ID
*/
static int mrb_add(void* pthis);

5. 使用示例

int ret, len, data_len, id;
uint8_t *buf;

 //创建缓冲区
 m_ringbuffer_t* rb = create_muti_ringbuffer(50*1024);
 //添加读者
 id = rb->add(rb);
 //往循环buffer中写数据
 ret = rb->write(rb, buf, data_len); 
 //从缓冲区读取数据
 rb->read(rb, read_id, &buf, data_len);

完整工程代码见：https://github.com/young-1-code/data_structure.git取代码的小伙伴请帮忙点一个star吧~感谢~

编译平台：Linux系统 编译工具：GCC 编译：输入make进行编译，工程测试是读写文件进行的，所以需要给一个数据源路径，可参考往期循环buffer测试，见开篇链接。

图4 代码位置

6.总结

至此我们实现了”一写一读“、”一写多读“循环buffer，每一种实现版本都有它合适的应用场景，需要根据具体需求选择。实现不同的数据结构不是重点，本系列循环buffer有多种不同变体，本质上都是根据循环缓冲区设计实现的，所以重点是一种理解设计思想，通过迁移变换，设计不同数据结构满足不同需求场景。 欢迎大家一起交流学习，帮忙点赞、在看、转发吧~~