PA0：关于剩余练习3
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栈和队列
栈的特点：先入先出，后入后出 。出口也是入口，另一端封闭。 队列：一头入，另一头出（非传统队列也有一端可出入，另一端出的设计）、
这个练习的要求说实话有点奇怪，不准写.c，只写.h头文件来满足单元测试，看具体的要求，它要求基于之前的list来实现栈和队列，但是又不让用.c。不准用.c，那我要怎么实现？最后没办法，直接在.h里把代码实现也写上算了。
题目要求里给出了提示：继续使用list，但是限制list的元素出入，就可以作为stack和queue来用。考虑到这一点，我打算继续用listnode，list结构体也保留，函数就用之前的list封装一下，限制元素读写方向：
#include <ex32.h>
#define Stack_count(A) ((A)->count)
#define Stack_top(A) ((A)->first != NULL ? (A)->first->value : NULL)
List *Stack_create() { return calloc(1, sizeof(List)); } void Stack_destory(List *stack) { LIST_FOREACH(stack, first, next, cur) { if(cur->prev) { free(cur->prev); } } free(stack->last); free(stack); } void Stack_push(List *stack,char *val) { List_unshift(stack,val); } void Stack_pop(List *stack) { List_shift(stack); }
队列：
#define Queue_count(A) ((A)->count) List *Queue_create() { return calloc(1, sizeof(List)); } void Queue_destory(List *queue) { LIST_FOREACH(queue, first, next, cur) { if(cur->prev) { free(cur->prev); } } free(queue->last); free(queue); } void Queue_send(List *queue,char *val) { List_push(queue,val); } void Queue_recv(List *queue) { List_shift(queue); }
附加题里面提到了DArray 动态数组。如果用动态数组的话，声明需要用malloc(count*sizeof(int)) 好处是本身支持随机存取，函数里进行一些调整，可以很方便地实现栈和队列的效果。
--------练习44
环形缓冲区
typedef struct { char *buffer; int length; int start; int end; } RingBuffer;
这里用了和之前list不同的定义方式，直接用数字来表示指针，这么做可以更方便地计算缓冲区是否已经被占满。（取余就可以）
#define RingBuffer_available_data(B) (((B)->end + 1) % (B)->length - (B)->start - 1) 这个宏比较值得学习，它的作用是简化直接计算当前缓冲区已用空间，和下一个avaliable_space相对应。首先用end指针+1，余length，得到有效的end位置，再减去start，再-1，就能得到当前有效空间的数量。
在.c中具体实现了5个函数，剩下的都直接在头文件中声明；学习代码，可以看到作者想的各方面还是比较细致的。
以get函数为例：
bstring RingBuffer_gets(RingBuffer *buffer, int amount) { check(amount > 0, "Need more than 0 for gets, you gave: %d ", amount); check_debug(amount <= RingBuffer_available_data(buffer), "Not enough in the buffer."); bstring result = blk2bstr(RingBuffer_starts_at(buffer), amount); check(result != NULL, "Failed to create gets result."); check(blength(result) == amount, "Wrong result length."); RingBuffer_commit_read(buffer, amount); assert(RingBuffer_available_data(buffer) >= 0 && "Error in read commit."); return result; error: return NULL; //首先，要获取的数据要大于0，其次，队列可用数据要充足 //然后，从当前读位置开始，读出amount个字符，转为string输出 //如果得到的string长度不对也报错 //然后读指针后移amount个单位 ，超出长度会根据宏自动重头继续 //移动后，检查可用数据是否大于0 }
考虑到了各种可能导致失败的情况，包括目标字节数小于0、环形队列内数据不足、字符串转换失败、字符串结果与目标长度不符和读指针移动后已用空间小于0.
在作者的环形队列设计里，start表示数据起始位置，它和end指针一样，都可能不在0的位置，也就是说数据有可能不从0开始。
单元测试的代码：
static RingBuffer *ringbuffer=NULL; //把关键指针声明在外面，这样不用重复 注意用了static，但不用应该也可以？ //一开始准备的指针是NULL，具体的创建留在后面create函数 char *test1="test"; char *res1=NULL; char *test2="add"; char *res2=NULL; char *test3="op"; char *res3=NULL; char *test4="a"; char *res4=NULL; int t1=0,t2=0,t3=0,t4=0; char * test_create(int length) { ringbuffer=RingBuffer_create(length); mu_assert(ringbuffer != NULL, "Failed to create ringbuffer."); return NULL; } char *test_destroy() { RingBuffer_destroy(ringbuffer); mu_assert(ringbuffer ==NULL,"Failed to destroy."); return NULL; } char *test_read_and_write() { RingBuffer_write(ringbuffer,test1,5); mu_assert(RingBuffer_gets(ringbuffer,5)=="test" , "write data error"); t1 = RingBuffer_read(ringbuffer,res1,5); mu_assert(res1=="test" || t1 != -1, "read data error"); RingBuffer_write(ringbuffer,test2,4); mu_assert(RingBuffer_gets(ringbuffer,4)=="add","write data error"); t2 = RingBuffer_read(ringbuffer,res2,4); mu_assert(res2=="add" || t2 != -1, "read data error"); RingBuffer_write(ringbuffer,test3,3); mu_assert(RingBuffer_gets(ringbuffer,3)=="op","write data error"); t3 = RingBuffer_read(ringbuffer,res3,3); mu_assert(res3=="op" || t3 != -1, "read data error"); RingBuffer_write(ringbuffer,test4,2); mu_assert(RingBuffer_gets(ringbuffer,2)=="a","write data error"); t4 = RingBuffer_read(ringbuffer,res4,2); mu_assert(res4=="a" || t4 != -1, "read data error"); //write 不需要返回值 read会把数据读出存在target里，并返回amount，出问题返回-1 return NULL; } char *all_tests() { test_create(); test_read_and_write(); test_destroy(); printf("all test passed\n"); return NULL; } RUN_TESTS(all_tests);
维基百科里的实现：
#include <stdio.h> enum { N = 10 }; // N elements of the circular buffer int buffer [N]; // Note that N-1 is the actual capacity, see put function int writeIndx = 0; int readIndx = 0; int put (int item) { if ((writeIndx + 1) % N == readIndx) { // buffer is full, avoid overflow return 0; } buffer[writeIndx] = item; writeIndx = (writeIndx + 1) % N; return 1; } int get (int * value) { if (readIndx == writeIndx) { // buffer is empty return 0; } *value = buffer[readIndx]; readIndx = (readIndx + 1) % N; return 1; } int main () { // test circular buffer int value = 1001; while (put (value ++)); while (get (& value)) printf ("read %d\n", value); return 0; }
代码写的很简洁。效果是直接运行N=10次，将缓冲区填至N-1个空间被占（设计问题，留了一个位置没有用），然后再逐个打印出每一项缓冲区内容。对于这个缓冲区，在缓冲区填满以后不会再试图循环填充数据，而是直接提示已经满额。不过提到的通过POSIX调用实现无限区域的代码似乎没有出现。如果允许用c++的话，那可以利用C++的STL来实现一个自动扩展的无限大的循环队列。
