练习44：环形缓冲区

环形缓冲区在处理异步IO时非常实用。它们可以在一端接收随机长度和区间的数据，在另一端以相同长度和区间提供密致的数据块。它们是数据结构的变体，但是它针对于字节块而不是一系列指针。这个练习中我打算向你展示RingBuffer的代码，并且之后你需要对它执行完整的单元测试。

观察这个数据结构，你会看到它含有buffer、start 和 end。RingBuffer的所做的事情只是在buffer中移动和end，所以当数据到达缓冲区末尾时还可以继续“循环”。这样就会给人一种在固定空间内无限读取的“幻觉”。接下来我创建了一些宏来基于它执行各种计算。

这些就是一个基本的RingBuffer实现的全部了。你可以从中读取和写入数据，获得它的大小和容量。也有一些缓冲区使用OS中的技巧来创建虚拟的无限存储，但它们不可移植。

由于我的RingBuffer处理读取和写入内存块，我要保证任何end == start出现的时候我都要将它们重置为0，使它们从退回缓冲区头部。在维基百科上的版本中，它并不可以写入数据块，所以只能移动end和start来转圈。为了更好地处理数据块，你需要在数据为空时移动到内部缓冲区的开头。

对于你的单元测试，你需要测试尽可能多的情况。最简单的方法就是预构造不同的结构，之后手动检查函数和算数是否有效。例如，你可以构造end在缓冲区末尾的右边，而start在缓冲区范围内的RingBuffer，来看看它是否执行成功。

你应该测试至少三次来确保所有基本操作有效，并且看看在我完成之前你能测试到额外的多少东西。

像往常一样，你应该为这个练习做防御性编程检查。我希望你这样做，是因为liblcthw的代码基本上没有做我教给你的防御型编程检查。我将它们留给你，便于你熟悉使用这些额外的检查来改进代码。

例如，这个环形缓冲区并没有过多检查每次访问是否实际上都在缓冲区内。

• 创建RingBuffer的替代版本，使用POSIX的技巧并为其执行单元测试。
• 使用 和 cachegrind比较二者的性能。