63 lines
2 KiB
C++
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C++
#pragma once
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#include <array>
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#include <mutex>
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#include <condition_variable>
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/**
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* Thread-sicherer Ringpuffer mit fester Größe N
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* Implementiert das Producer-Consumer-Pattern mit:
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* - Mutex für exklusiven Zugriff
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* - Condition Variable für blockierendes Lesen
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* - Überschreibt älteste Daten bei vollem Puffer
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*/
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template <size_t N>
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class RingBuffer {
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std::array<int, N> data; // Speicher für die Elemente
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size_t read = 0; // Lese-Position
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size_t write = 0; // Schreib-Position
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bool full = false; // Flag für vollen Puffer
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std::mutex mtx; // Schützt alle Zugriffe
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std::condition_variable cv; // Synchronisiert Leser
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public:
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/**
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* Schreibt einen Wert in den Puffer
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* @param value Der zu schreibende Wert
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*
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* Funktionsablauf:
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* 1. Sperrt den Puffer mit Mutex
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* 2. Schreibt Wert an aktueller Position
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* 3. Überschreibt ältesten Wert wenn voll
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* 4. Aktualisiert Schreib-Position
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* 5. Benachrichtigt wartende Leser
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*/
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void push(int value) {
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std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
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data[write] = value;
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write = (write + 1) % N; // Ringverhalten
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if (full) read = (read + 1) % N; // Überschreiben
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full = (write == read); // Update Voll-Flag
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cv.notify_one(); // Wecke einen Leser
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}
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/**
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* Liest einen Wert aus dem Puffer (blockierend)
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* @return Der gelesene Wert
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*
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* Funktionsablauf:
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* 1. Sperrt den Puffer
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* 2. Wartet bis Daten verfügbar
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* 3. Liest Wert und aktualisiert Position
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* 4. Gibt Wert zurück
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*/
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int pop() {
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std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
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// Warte bis Daten da sind (verhindert Busy Waiting)
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cv.wait(lock, [this]{ return full || write != read; });
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int val = data[read];
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read = (read + 1) % N; // Ringverhalten
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full = false; // Nicht mehr voll
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return val;
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}
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};
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