c - 为什么kfifo在某些博客中是Circular queue

Question

kfifo是Circlar队列吗？

在 Circlar 队列 WIKI ( https://en.wikipedia.org/wiki/Circular_buffer ) 中说“它是端到端连接的。”。但在 linux-4.16.12\lib\kfifo.c

int __kfifo_init(struct __kfifo *fifo, void *buffer,
        unsigned int size, size_t esize)
{
    size /= esize;

    size = roundup_pow_of_two(size);

    fifo->in = 0;
    fifo->out = 0;
    fifo->esize = esize;
    fifo->data = buffer;

    if (size < 2) {
        fifo->mask = 0;
        return -EINVAL;
    }
    fifo->mask = size - 1;

    return 0;
}

我没有找到指向结束指针的开始指针，所以:

1) kfifo是Circlar队列吗？

2)如果是，如何证明？

Answer 1

Wikipedia page you mentioned指出循环缓冲区的行为就好像缓冲区是首尾相连的。实际上，循环缓冲区只是一个固定长度的数组，有两个索引指针(通常称为head和tail，或者in和out) 表示写入数据的“边界”。为了避免在缓冲区边界之外写入，对这些索引的所有算术运算都已完成 modulo缓冲区的长度。

通常，指针的含义是:

• head 或 in 索引，指示下一个可用的写入槽，以及
• tail 或 out 索引，表示最后读取(“删除”)的插槽。

还有两种边界状态:

• 如果tail等于head，则缓冲区为空。
• 如果增加 tail 模缓冲区长度会使 tail 和 head 相等，则缓冲区已满。

大多数实现将使用以下方法之一将索引保持在缓冲区范围内:

// check if index overflowed and reset
int fifo_increment_index(struct fifo *fifo, int index)
{
     index = index + 1; 
     if (index > fifo->capacity)
         index = 0;
     return index;
}

// use the modulo operator (slower due to division,
// although it avoids branching)
int fifo_increment_index(struct fifo *fifo, int index)
{
     index = (index + 1) % fifo->capacity; // modulo
     return index;
}

// use a bitwise mask (in most cases the fastest approach),
// but works ONLY if capacity is a power of 2
int fifo_increment_index(struct fifo *fifo, int index)
{
     // if capacity is 1024 (0x400), then
     // mask will be 1023 (0x3FF)

     index = (index + 1) & fifo->mask; // bitwise and
     return index;
}

Linux kfifo 使用最后一种方法(按位掩码)，这就是为什么它总是 ensures that the capacity is a power of two在 init 函数中 (size = roundup_pow_of_two(size))。

但是，它不会在索引发生变化时立即重置它们，而是在每次访问缓冲区时屏蔽它们:

#define __KFIFO_PEEK(data, out, mask) ( (data)[(out) & (mask)] )
#define __KFIFO_POKE(data, in, mask, val) ( (data)[(in) & (mask)] = (unsigned char)(val) )

对于 uint8_t 缓冲区，__KFIFO_PEEK 宏基本上是:

static inline uint8_t kfifo_peek(struct __kfifo *fifo)
{
     int index = fifo->out & fifo->mask;
     return fifo->data[index];
}