c++如何实现一个高效的环形缓冲区_c++ Ring Buffer数据结构【源码】

#include <atomic>
#include <cstddef>
#include <vector>
#include <utility>
<p>template <typename T>
class RingBuffer {
static_assert(std::is_trivially_copyable_v<T>, "T must be trivially copyable");</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>std::vector<T> buffer_;
std::atomic<size_t> head_{0};  // 生产者写入位置（下一个空槽）
std::atomic<size_t> tail_{0};  // 消费者读取位置（下一个有效数据）

const size_t capacity_;
const size_t mask_;  // 若容量为2的幂，可用 mask = capacity_ - 1，加速取模

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public: explicit RingBuffer(sizet capacity) : buffer(capacity), capacity(capacity), mask((capacity & (capacity-1)) == 0 ? capacity-1 : 0) {}

// 入队：返回 false 表示满
bool push(const T& item) {
    const size_t h = head_.load(std::memory_order_acquire);
    const size_t t = tail_.load(std::memory_order_acquire);
    const size_t size = (h - t) & (mask_ ? mask_ : capacity_ - 1); // 容量非2幂时用常规模
    if (size == capacity_ - 1) return false; // 留1空位避免 head==tail 的歧义（满/空难区分）

    buffer_[h & mask_] = item;
    head_.store(h + 1, std::memory_order_release);
    return true;
}

// 出队：返回 false 表示空
bool pop(T& item) {
    const size_t t = tail_.load(std::memory_order_acquire);
    const size_t h = head_.load(std::memory_order_acquire);
    if (t == h) return false;

    item = buffer_[t & mask_];
    tail_.store(t + 1, std::memory_order_release);
    return true;
}

size_t size() const {
    const size_t h = head_.load(std::memory_order_acquire);
    const size_t t = tail_.load(std::memory_order_acquire);
    return (h - t) & (mask_ ? mask_ : capacity_ - 1);
}

bool empty() const { return size() == 0; }
bool full() const { return size() == capacity_ - 1; }

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};