fifo之读写指针

定义

写指针：生产者。它的职责是“向哪里写入新数据”。它总是指向下一个可以写入数据的位置。写完一个数据后，它就向前移动一步，为下一次写入做准备。

读指针：消费者。它的职责是“从哪里读取下一个数据”。它总是指向下一个将要被读取的数据的位置。读完一个数据后，它就向前移动一步，准备读取下一个。

缓冲区为空：当读指针和写指针指向同一个位置时，意味着“读指针已经追上了写指针”，所有数据都已被读取，没有新数据可读。这是“消费者”需要等待的状态。

缓冲区为满：当写指针绕了一圈，快要追上读指针时（具体实现上通常会留一个空格子作为判断标志），意味着所有格子都写满了数据，但没有被及时读取。此时“生产者”需要停止写入，否则会覆盖未读数据。这是“生产者”需要等待的状态。

为什么要用两个指针？（解决了什么问题）

使用读/写指针的核心目的是为了实现 生产者-消费者模型 下的异步处理和解耦。

• 速度匹配：生产数据（写入）和消费数据（读取）的速度通常是不一致的。有时生产快，有时消费快。这个缓冲区就像一个“水库”，在洪峰时蓄水（生产快时存数据），在枯水时放水（消费快时提供数据），平滑了上下游的流量。

• 避免等待：如果没有缓冲区，生产者必须等待消费者处理完当前数据才能提供下一个，反之亦然，效率极低。有了指针管理的缓冲区，双方可以连续工作，只要缓冲区不为空或不为满即可。

• 线程安全：在多线程编程中，一个线程负责写入（操作写指针），另一个线程负责读取（操作读指针）。通过正确地管理这两个指针，可以高效地在线程间安全地传递数据，而无需复杂的锁机制（在某些无锁编程中）。

场景设定

假设我们有一个非常小的环形缓冲区，其长度为 6（即拥有 6 个存储格子，索引从 0 到 5）。
根据预留空间法，我们实际只能使用 5 个格子来存储数据，有 1 个格子被牺牲用于判断“满”状态。

操作序列	Read Ptr	Write Ptr	缓冲区内容 (0-5)	状态
1. 初始	0	0	[ _, _, _, _, _, _ ]	空
2. 写 ‘A’	0	1	[ A, _, _, _, _, _ ]	有数据
3. 写 ‘B’,’C’,’D’,’E’	0	5	[ A, B, C, D, E, _ ]	有数据
4. 尝试写 ‘F’	0	5	[ A, B, C, D, E, _ ]	满 (拒绝写入)
5. 读 ‘A’	1	5	[ _, B, C, D, E, _ ]	有数据
6. 读 ‘B’, ‘C’	3	5	[ _, _, _, D, E, _ ]	有数据
7. 写 ‘F’, ‘G’	3	1	[ G, _, _, D, E, F ]	有数据 (环绕)
8. 读 ‘D’,’E’,’F’,’G’	1	1	[ _, _, _, _, _, _ ]	空