c - 嵌入式 C 中的 FIFO 队列 - 计数器会溢出吗？

Question

所以我正在阅读一本关于 RTOS 的教科书，其中有一节讨论了 FIFO 队列。我想为 UART 设备实现书中提供的代码。我查看了代码，发现代码中的计数器没有重置。计数器是 32 位的，因此它们可以达到 2^32，但是如果它们在超过该值的设备中实现怎么办？ 如果计数器溢出，它们会回绕并继续作为计数器正常工作吗？

#include <stdint.h>

#define Size 32 //temporary value. It can be any value 2^n

uint32_t volatile TxPutI;//Counter 1
uint32_t volatile TxGetI;//Counter 2
static char TxFifo[size];
void TxFifo_Init(void)
{
    TxPutI = TxGetI = 0;
}
int TxFifo_Put(char data)
{
    if( (TxPutI - TxGetI)&~(Size-1) )
        return 0;
    TxFifo[TxPutI&(Size-1)] = data;
    TxPutI++; //it can overflow
    return 1;
}
int TxFifo_Get(char *datapt)
{
    if( TxPutI == TxGetI )
        return 0;
    *datapt = TxFifo[TxGetI & (Size-1)];
    TxGetI++; //it can overflow
    return 1;
}
uint16_t TxFifo_Size(void) //If someone can explain how this work, that'd be awesome!
{
    return( (uint16_t)(TxPutI - TxGetI) );
}

书上有一个特殊的条件，就是Size的值必须是2^n。这种情况是否可以防止计数器导致不正确的索引？谢谢

Answer 1

这些计数器是否溢出并不重要。由于无符号算术的特性，算术“有效”。当取差时，该操作从未表示的高位“借”，结果的低位是正确的。由于差异必须远小于类型 uint32_t 的最大值，因此差异的高位始终为零。

这是一个使用 uint8_t 来避免大数的示例。我们将使用 uint8_t getI 和 putI 变量，以及大小为 16 的 FIFO。getI 和 putI 从 0 开始。经过 263 次插入和 254 次删除后，getI 为 254，putI 为 7(263 - 256 由于溢出)。在无符号算术中，7 - 254 是 9。通过一些例子来完成!

在给定的实现中，FIFO 的大小也必须是 2 的幂，因为按位用于模运算，以及测试 FIFO 是否已满的可爱技巧。