BufferManagement

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本文介绍了一种基于链表实现的缓存管理系统，支持两种缓存淘汰策略：最久未使用（LRU）和最少使用（LFU）。文章详细阐述了缓存创建、元素增删查改、释放模式设置及缓存销毁等核心功能。

BufferManagement.cpp

/******************************************************************************
File Name     :
Version       :
Author        :
Created       : 2011/3
Last Modified :
Description   :
Function List :

History       :
1.Date     : 2011/3
Author      :
Modification: Created file

******************************************************************************/
#include "BufferManagement.h"

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

typedef struct node{
unsigned int id;
int data;
int time;
int vis_count;
struct node *next;
}*LinkList,LinkNode;

LinkList L;
LinkNode *pre;
unsigned int num;
unsigned int max_num;
int pmode;

/***************************************************************************************************
Description     : 创建缓存区
Prototype       : void CreateBuffer( unsigned int ElementCount, RELEASE_MODE Mode);
Input Param     : ElementCount 缓存区可存储的元素个数
                  Mode         缓存区满后元素的释放策略
Output Param    : 无
Return Value    : 无
****************************************************************************************************/
void CreateBuffer(unsigned int ElementCount, RELEASE_MODE Mode)
{
int ret;

L = (LinkList)malloc(sizeof(LinkNode));
memset(L,NULL,sizeof(L));

pre = L;

max_num = ElementCount;
num = 0;

ret = SetBufferReleaseMode(Mode);
if(ret)
return;

pmode = Mode;

return;
}

//策略2（使用次数最少）
LinkNode *get_buffer1(LinkList L)
{
LinkNode *p;
LinkNode *tmp;

p = L->next;
tmp = p;
p = p->next;

while(p)
{
  if(tmp->vis_count > p->vis_count)
   tmp = p;
  else if(tmp->vis_count == p->vis_count)
  {
   if(tmp->time > p->time)
    tmp = p;
  }
  p = p->next;

}

return tmp;
}

//策略1(最久未使用)
LinkNode *get_buffer2(LinkList L)
{
LinkNode *p;
LinkNode *tmp;

p = L->next;
tmp = p;
p = p->next;

while(p)
{
  if(tmp->time > p->time)
   tmp = p;

  p = p->next;
}

p = tmp->next;

return tmp;
}
//释放
void release(LinkList L,LinkNode *tmp)
{
LinkNode *p;

p = L->next;
pre = L;

while(p)
{
  if(p == tmp)
  {
   pre->next = p->next;
   free(p);
   break;
  }

pre = p;
p = p->next;
}

}

/***************************************************************************************************
Description     : 元素的存操作：存储新的元素或更新已有元素，该ElementId标识的元素在
                  缓存区中不存在表示存储新元素，已经存在则表示更新该元素的值。
Prototype       : int SetElement (unsigned int ElementId, int Value)
Input Param     : ElementId 元素ID
                  Value      元素值
Output Param    : 无
Return Value    : 成功返回0，失败返回-1。没有创建缓存区则返回失败
****************************************************************************************************/
int SetElement(unsigned int ElementId, int Value)
{
/*在这里实现功能*/
LinkNode *p,*q;
LinkNode *tmp;

p = (LinkNode *)malloc(sizeof(LinkNode));
p->data = Value;
p->id = ElementId;
p->time = 0;
p->vis_count = 0;

q = L;

//是否存在需要更新的数据
if(num)
{
  q = q->next;
  while(q)
  {
   if(q->id == p->id)
   {
    q->data = Value;
    q->vis_count++;
    q->time = 1;
    if(q->next)
    {
     while(q->next)
      q = q->next;
     q->time = 0;
    }
    num--;
    break;
   }
   q = q->next;
  }
}

//缓冲区中尚无数据
if(!num)
{
  pre->next = p;
  pre = p;
  pre->next = NULL;
}

//缓冲区未满，且数据不需要更新，直接添加在链表尾端
//p->time = 0：代表最久未被使用的数据
//p->time = 1：代表最近更新过的数据
if((!q) && (num < max_num))
{
  pre->time = 0;
  p->time = 1;

  pre->next = p;
  pre = p;
  pre->next = NULL;

}
//缓冲区已满，使用缓冲区释放策略
else if(!q && (num >= max_num))
{
  if(pmode == 1)
  {
   tmp = get_buffer1(L);

  }
  else if(pmode == 0)
  {
   tmp = get_buffer2(L);
  }
  else
   return -1;

  //释放指定缓冲区
  release(L,tmp);
  num--;

  //将数据添加在缓冲区内
  while(pre->next)
   pre = pre->next;

pre->time = 0;
p->time = 1;

  pre->next = p;
  pre = p;
  pre->next = NULL;
}

num++;

return 0;
}

/***************************************************************************************************
Description     : 元素的取操作：获取指定元素的值
Prototype       : int GetElement(int ElementId, int *pValue);
Input Param     : ElementId 元素ID
Output Param    : *pValue    元素值
Return Value    : 成功返回0，失败返回-1 。若没有创建缓存区或者缓存区中不存在该元素，返回失败
****************************************************************************************************/
int GetElement(unsigned int ElementId, int *pValue)
{
LinkNode *p;

p = L->next;

//进行入参判断
if((ElementId > 65535) || (ElementId <= 0))
return -1;

while(p)
{
  if(p->id == ElementId)
  {
   *pValue = p->data;
   p->time++;
   p->vis_count++;
   return 0;
  }
  p = p->next;
}

return -1;
}

/***************************************************************************************************
Description     : 设置缓存区的元素释放策略
Prototype       : int SetBufferReleaseMode(RELEASE_MODE Mode);
Input Param     : Mode 缓存区容量不足时元素的释放策略
Output Param    : 无
Return Value    : 成功返回0，失败返回-1。没有创建缓存区则返回失败
****************************************************************************************************/
int SetBufferReleaseMode(RELEASE_MODE Mode)
{
LinkNode *p;
LinkNode *tmp;

if(num == 0)
return 0;

p = L->next;
tmp = p;
if(Mode == 1)
{
tmp = get_buffer1(L);

}
else if(Mode == 0)
{
tmp = get_buffer2(L);
}
else
return -1;

release(L,tmp);

return 0;
}

/***************************************************************************************************
Description     : 销毁创建的缓存区，包括缓存区内的数据
Prototype       : void DestroyBuffer( );
Input Param     : 无
Output Param    : 无
Return Value    : 无
****************************************************************************************************/
void DestroyBuffer()
{
LinkNode *p,*pre;

pre = L;
p = pre->next;
while(p)
{
free(pre);

pre = p;
p = p->next;

}
return;
}

.hhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhh

#ifndef _BUFFER_MANAGEMENT_H
#define _BUFFER_MANAGEMENT_H

typedef enum tag_release_mode
{
RELEASE_ELEMENT_USED_EARLY = 0, //最久未使用
RELEASE_ELEMENT_USED_UNCOMMON //使用次数最少
}RELEASE_MODE;

void CreateBuffer(unsigned int ElementCount, RELEASE_MODE Mode);
void DestroyBuffer();
int SetElement(unsigned int ElementId, int Value);
int GetElement(unsigned int ElementId, int *pValue);
int SetBufferReleaseMode(RELEASE_MODE Mode);

#endif