RingBuffer环形缓冲区的数值操作

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RingBuffer是什么？

正如名字所说的一样，它是一个环（首尾相接的环），你可以把它用做在不同上下文（线程）间传递数据的buffer。

基本来说，ringbuffer拥有一个序号，这个序号指向数组中下一个可用的元素。

随着你不停地填充这个buffer（可能也会有相应的读取），这个序号会一直增长，直到绕过这个环。

我们选择用环形buffer的最初原因就是想要提供可靠的消息传递。我们需要将已经被服务发送过的消息保存起来，这样当另外一个服务通过nak (拒绝应答信号)告诉我们没有成功收到消息时，我们能够重新发送给他们。

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下面介绍一下PX4源码中关于RingBuffer的数据写入与取值过程，代码如下

/**
 * Ringbuffer.h
 *  
 * int _head = _tail = 0;
 * size = 21
 */
inline void push(data_type sample)
{
    int head_new = _head;

    if (_first_write) {
        head_new = _head;

    } else {
        head_new = (_head + 1) % _size;
    }

    _buffer[head_new] = sample;
    _head = head_new;

    // move tail if we overwrite it
    if (_head == _tail && !_first_write) {
        _tail = (_tail + 1) % _size;

    } else {
        _first_write = false;
    }
}

inline data_type get_oldest()
{
    return _buffer[_tail];
}

unsigned get_oldest_index()
{
    return _tail;
}

inline data_type get_newest()
{
    return _buffer[_head];
}

整个写入过程中_head和_tail的变化过程如下表所示：

_head	_tail
0	0
1	0
2	0
…	0
20	0
0	1
1	2
2	3
…	…
n (<21)	n+1(<21)

• 第一圈写入的时候，尾不变，头增加，get_newest()都是最新写入的数，在头部；get_oldest()是第一个写入的数，在尾部。

• 写满一圈之后，get_newest()的依然是最新写入的、头部的数；而get_oldest()则是上一圈序号大于当前序号的一个数。因为环形缓冲区的大小是固定的，具有数组的性质，写入的数据不会丢弃，一直保存在缓冲区中。