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@ -4,30 +4,19 @@
#include <mutex>
#include <condition_variable>
/**
* Thread-sicherer Ringpuffer mit fester Größe
* @tparam N Größe des Puffers (muss > 1 sein)
*
* Implementiert das Producer-Consumer Pattern mit:
* - Mutex für exklusiven Zugriff
* - Condition Variable für blockierendes Pop
* - Überschreibt älteste Daten bei vollem Puffer
*/
template <size_t N>
class RingBuffer {
static_assert(N > 1, "Buffer size must be greater than 1");
private:
std::vector<int> data; // Speicher für Elemente
size_t read_ptr = 0; // Lesezeiger (nächstes zu lesendes Element)
size_t write_ptr = 0; // Schreibzeiger (nächstes freie Position)
bool full = false; // Flag, ob Puffer voll ist
std::vector<int> data;
size_t read_ptr = 0;
size_t write_ptr = 0;
bool full = false;
// Synchronisationsprimitive
std::mutex mtx; // Schützt alle internen Zustände
std::condition_variable not_empty; // Signalisiert, dass Daten verfügbar sind
std::mutex mtx;
std::condition_variable not_empty;
// Hilfsfunktion: Zeiger mit Ringverhalten bewegen
size_t advance(size_t ptr) const {
return (ptr + 1) % N;
}
@ -35,56 +24,28 @@ private:
public:
RingBuffer() : data(N, 0) {}
/**
* Schreibt Wert in den Puffer
* @param value Der zu schreibende Wert
*
* Funktionsweise:
* 1. Sperrt Mutex für exklusiven Zugriff
* 2. Schreibt Wert an aktueller write_ptr
* 3. Bei vollem Puffer: Bewegt read_ptr (überschreibt ältesten Wert)
* 4. Aktualisiert write_ptr und full-Flag
* 5. Benachrichtigt einen wartenden Consumer
*/
void push(int value) {
std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
// Schreibe Wert
data[write_ptr] = value;
// Überschreibe ältesten Wert bei vollem Puffer
if(full) {
read_ptr = advance(read_ptr);
}
// Zeiger aktualisieren
write_ptr = advance(write_ptr);
full = (write_ptr == read_ptr);
// Benachrichtige einen wartenden Consumer
not_empty.notify_one();
}
/**
* Liest Wert aus dem Puffer (blockierend)
* @return Der gelesene Wert
*
* Funktionsweise:
* 1. Sperrt Mutex
* 2. Wartet mit Condition Variable bis Daten verfügbar
* 3. Liest Wert an read_ptr
* 4. Aktualisiert read_ptr und full-Flag
* 5. Gibt Wert zurück
*/
int pop() {
std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
// Warte bis Daten verfügbar (verhindert Busy Waiting)
not_empty.wait(lock, [this]() {
return !is_empty();
});
// Lese und aktualisiere Zustand
int value = data[read_ptr];
read_ptr = advance(read_ptr);
full = false;
@ -92,13 +53,11 @@ public:
return value;
}
// Prüft ob Puffer leer ist
bool is_empty() const {
return !full && (read_ptr == write_ptr);
}
// Prüft ob Puffer voll ist
bool is_full() const {
return full;
}
};
};