C++ Boost CircularBuffer算法超详细精讲

算法简介

CircularBuffer 算法是一个环形缓冲区的实现，允许在队列的尾部添加元素并从队列的头部删除元素。当缓冲区达到最大容量时，最旧的元素将会被替换。

该算法是 C++ Boost 库的一部分，也可以单独使用。

环形缓冲区的实现

头文件

首先，我们需要引入头文件 <boost/circular_buffer.hpp>：

#include <boost/circular_buffer.hpp>

创建环形缓冲区

使用 boost::circular_buffer 类可以创建一个环形缓冲区。

以下代码创建了一个容量为 5 的环形缓冲区：

boost::circular_buffer<int> cb(5);

添加元素

在环形缓冲区的尾部添加一个元素，可以使用 push_back() 方法。

例如，以下代码向环形缓冲区中添加元素 1、2、3：

cb.push_back(1);
cb.push_back(2);
cb.push_back(3);

删除元素

从环形缓冲区的头部删除元素，可以使用 pop_front() 方法。

例如，以下代码从环形缓冲区中删除了一个元素：

cb.pop_front();

获取元素

可以使用索引操作符 [] 通过索引获取环形缓冲区中的元素。

例如，获取索引为 2 的元素：

cb[2];

获取缓冲区大小

使用 size() 方法获取当前环形缓冲区中的元素数量。

例如，以下代码获取了当前环形缓冲区数量：

cb.size();

获取缓冲区容量

使用 capacity() 方法获取当前环形缓冲区的容量。

例如，以下代码获取当前环形缓冲区的容量：

cb.capacity();

示例

以下示例展示了创建一个容量为 3 的环形缓冲区，并往其中添加元素，随后从头部删除元素，最后打印缓冲区元素和大小：

#include <iostream>
#include <boost/circular_buffer.hpp>

using namespace std;
using namespace boost;

int main()
{
    circular_buffer<int> cb(3);

    cb.push_back(1);
    cb.push_back(2);
    cb.push_back(3);

    cb.pop_front();

    for (auto itr = cb.begin(); itr != cb.end(); ++itr)
    {
        cout << *itr << endl;
    }

    cout << "size: " << cb.size() << endl;

    return 0;
}

输出结果：

2
3
size: 2

以下示例展示了创建一个容量为 4 的环形缓冲区，并往其中添加元素，随后循环往其中添加元素，并随着缓冲区元素数量的增加，最旧的元素将会不断被替换掉：

#include <iostream>
#include <boost/circular_buffer.hpp>

using namespace std;
using namespace boost;

int main()
{
    circular_buffer<int> cb(4);

    cb.push_back(1);
    cb.push_back(2);
    cb.push_back(3);
    cb.push_back(4);

    for (int i = 5; i <= 10; ++i)
    {
        cb.push_back(i);
        for (auto itr = cb.begin(); itr != cb.end(); ++itr)
        {
            cout << *itr << " ";
        }
        cout << endl;
    }

    return 0;
}

输出结果：

1 2 3 4
2 3 4 5
3 4 5 6
4 5 6 7
5 6 7 8
6 7 8 9
7 8 9 10