C语言实现一个缓冲区-FIFO（食堂干饭版）

原创云深之无迹 2025-03-19 00:38 28浏览 0评论 0点赞

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FIFO（First In, First Out，先进先出队列）可以想象成一个排队打饭的场景，最先排队的人最先打到饭，后面来的人只能排在后面。

FIFO 里两个最重要的“指针”

写指针（write_index）负责存数据，就像打饭的窗口，给排队的人装饭。
读指针（read_index）负责取数据，就像学生排队领饭，最先排队的最先拿到饭。

数据写入 FIFO（打饭窗口装饭）

每次有新的数据（饭），就存入 FIFO（放在队伍的最后）。写指针 write_index 向前移动，表示新的数据存进来了。如果饭盒满了（FIFO 满），就不能再装饭了，得等人先吃（读取数据）。

数据读取 FIFO（学生排队打饭）

FIFO 里有数据时，读指针 read_index 取出最早存入的数据。

取完数据后，读指针向前移动，准备读取下一个数据。如果队伍里没人（FIFO 为空），就没数据可读了！

FIFO 什么时候需要清空？

如果打饭的学生全都吃完了，队伍为空（FIFO 为空），指针会指向同一个位置。如果不清理饭盒（FIFO 满了），就不能继续装饭（写入新数据），需要“清空”队伍重新开始。

在程序里，我们可以用 fifo_flush() 来清空 FIFO，重置指针。

typedef struct {    uint8_t buffer[256];  // 存放数据（饭盒）    uint16_t write_index;  // 写入指针（打饭窗口）    uint16_t read_index;   // 读取指针（学生排队领饭）    uint16_t count;        // 当前存放了多少数据（队伍长度）} FIFO_t;

buffer[256]就是 256 个饭盒，用来存数据。
write_index负责装饭（存数据）。
read_index负责拿饭（取数据）。
count记录当前队伍里有多少人（存了多少数据）。

void fifo_init(FIFO_t *fifo) {    fifo->write_index = 0;    fifo->read_index = 0;    fifo->count = 0;}

刚开始都清0

bool fifo_write(FIFO_t *fifo, uint8_t data) {    if (fifo->count == 256) return false;  // 饭盒满了，不能再存数据    fifo->buffer[fifo->write_index] = data;  // 把数据存入 FIFO    fifo->write_index = (fifo->write_index + 1) % 256;  // 环形队列    fifo->count++;    return true;}

这里唯一的难点就是环形的概念

一个钟表（时钟），指针一直顺时针转，到了 12 点不会变成 13 点，而是重新回到 1 点。

FIFO 的 write_index 就像钟表的指针：如果当前 write_index = 255，下一个写入位置不是 256，而是回到 0（重新开始）。这样就能一直循环存数据，不会超出数组范围。

正常递增

write_index = 5;write_index = (write_index + 1) % 256;  // 变成 6

FIFO 快到末尾

write_index = 254;write_index = (write_index + 1) % 256;  // 变成 255

FIFO 到达最大索引

write_index = 255;write_index = (write_index + 1) % 256;  // 变成 0（回到起点）

这样 FIFO 不会溢出，保证数据始终在 0 ~ 255 之间循环。

检查 FIFO 是否满了（饭盒是否装满了），满了就不能再写入。

写入数据后，写指针 write_index 往前移动，到下一个空位。队伍人数 count++，表示数据增加了。

bool fifo_read(FIFO_t *fifo, uint8_t *data) {    if (fifo->count == 0) return false;  // 队伍没人，无法取数据    *data = fifo->buffer[fifo->read_index];  // 取出 FIFO 里的数据    fifo->read_index = (fifo->read_index + 1) % 256;  // 环形队列    fifo->count--;    return true;}

如果 FIFO 为空，说明没人排队，无法取数据。

读取 FIFO 里的数据（拿饭），读指针 read_index 往前走。

队伍人数 count--，说明数据减少了。

int main() {    FIFO_t fifo;    fifo_init(&fifo);    // 写入数据    fifo_write(&fifo, 10);      fifo_write(&fifo, 20);      fifo_write(&fifo, 30);      // 读取数据    uint8_t value;    while (fifo_read(&fifo, &value)) {        printf("取出的数据: %d\n", value);    }    return 0;}