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。

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<iostream>
using namespace std;
#include<boost/circular_buffer.hpp>
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）