c++ - C++中的有效循环缓冲区，将传递给C样式数组函数参数

Question

我正在寻求有关解决以下问题的建议。我有一个恒定的数据输入，需要将其添加到缓冲区中，并且在每次迭代时，我都需要将缓冲的数据传递给通过指针接受C样式数组的函数。
我担心效率，因此我考虑了如何在某种循环缓冲区中存储和管理数据，但又将其作为顺序的原始数据来传递给上述功能。
我的当前方法可以总结为以下示例:

#include <iostream>
#include <array>
#include <algorithm>

void foo(double* arr, int size)
{
  for (uint k = 0; k < size; k++)
    std::cout << arr[k] << ", ";

  std::cout << std::endl;
}

int main()
{
  const int size = 20;
  std::array<double, size> buffer{};

  for (double data = 0.0; data < 50.0; data += 1.0)
  {
      std::move(std::next(std::begin(buffer)), std::end(buffer), std::begin(buffer));
      buffer.back() = data;

      foo(buffer.data(), size);
  }
}

在实际用例中，还需要在开始时将缓冲区填充为数据的“const”大小(我在这里使用引号，因为在编译时可能知道或可能不知道大小，但是一旦知道，它就会永远不会改变)。
我将数据存储在std::array中(如果在编译时未知大小，则存储在std::vector中)，因为数据在内存中是顺序的。当我需要插入新数据时，我使用正向std::move移动所有内容，然后手动替换最后一个项目。最后，我只是将std::array::data()及其大小传递给该函数。
乍一看这应该有效，但原因告诉我，由于数据是按顺序存储的，因此整个缓冲区仍将使用std::move复制，并且每个插入均为O(n)
实际的缓冲区大小可能只有几百个，并且数据将以最大100Hz的频率到达，但是问题是我需要尽快获得被调用函数的结果，所以我不想浪费时间进行缓冲区管理(即使我们说话很少，甚至少于毫秒)。我对此有很多疑问，但他们的候选名单如下​​:

我的方法太天真了吗？

我对O(n)的推理正确吗？

这种方法还有其他陷阱吗？

您对我应该研究的其他方法有建议吗？

Answer 1

感谢您的回答沃纳。当我在Repl.it上运行此解决方案时，我得到:

it took an average of 21us and a max of 57382us

为了进行比较，我最初的想法是使用相同的缓冲区大小，结果如下:

it took an average of 19us and a max of 54129us

这意味着我最初的方法确实很幼稚:)
同时，在等待答案的同时，我提出了以下解决方案:

#include <iostream>
#include <array>
#include <algorithm>
#include <chrono>

void foo(double* arr, int size)
{
  for (uint k = 0; k < size; k++)
    std::cout << arr[k] << ", ";

  std::cout << std::endl;
}

int main()
{
  const int buffer_size = 20;
  std::array<double, buffer_size*2> buffer{};
  int buffer_idx = buffer_size;

  for (double data = 0.0; data < 100.0; data += 1.0)
  {
    buffer.at(buffer_idx - buffer_size) = data;
    buffer.at(buffer_idx++) = data;

    foo(buffer.data() + buffer_idx - buffer_size, buffer_size);

    buffer_idx -= buffer_size * (buffer_idx == buffer_size * 2);
  }
}

由于缓冲区的大小不是问题，因此我分配了两倍的内存，并在两个位置插入了数据，但偏移了缓冲区的大小。当我到达终点时，我就像打字机一样回去。我的想法是，我通过再存储一个数据副本来伪造循环缓冲区，这样它就可以读取数据，就像它越过了整个圆圈一样。
对于50000的缓冲区大小，这给出了我想要的以下结果:

it took an average of 0us and a max of 23us