C++ 有没有办法做一个循环堆栈？

下午好

我正试着做一些圆形的堆叠。它应该像一个正常的后进先出堆栈，但没有明显的限制。与其达到最大容量，还不如消除或跳过当时引入的第一个元素

例如：

#include <cstddef>
#include <memory>
#include <iostream>

template <typename T>
class ForgetfulStack
{
    std::unique_ptr<T[]> buffer;
    std::size_t head = 0;
    std::size_t size = 0;

public:
    ForgetfulStack(std::size_t size)
        : buffer(std::make_unique<T[]>(size)), size(size)
    {
    }

    void push(const T& value)
    {
        buffer[head] = value;
        head = (head + 1) % size;
    }

    T pop()
    {
        head = (head - 1 + size) % size;
        return buffer[head];
    }
};

int main()
{
    ForgetfulStack<int> blub(3);

    blub.push(1);
    blub.push(2);
    blub.push(3);
    blub.push(4);
    blub.push(5);

    std::cout << blub.pop() << ' ' << blub.pop() << ' ' << blub.pop() << std::endl;
}

假设我们有一个包含3个元素的堆栈：stack[3]

我们通过将3个元素推入其中来填充它：push[a]、push[b]、push[c]

但是我们需要添加第四个和第五个元素：push[d]，push[e]

标准堆栈将表示堆栈已达到其极限，无法添加更多元素

但我想要一个循环堆栈，它将消除或跳过a和b，记住c、d和e，并输出e、d和c

该项目是在PlatformIO上进行的，它是一个ESP32，所以我不能访问C++ STL，即使我有，我认为编译这样一个大的库只需要1个栈是毫无意义的。 即使曾经有一段时间我认为我应该编译一个类似的库，让我可以访问stack或deque，但这段时间已经过去了，因为现在我觉得自己像一个不会解决数学问题的白痴。这已经困扰我一个多星期了

我在网上找到的只是以下FIFO循环缓冲区：

class circular_buffer {
public:
    explicit circular_buffer(size_t size) :
        buf_(std::unique_ptr<T[]>(new T[size])),
        max_size_(size)
    {

    }

    void put(T item)
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);

        buf_[head_] = item;

        if(full_) {
            tail_ = (tail_ + 1) % max_size_;
        }

        head_ = (head_ + 1) % max_size_;

        full_ = head_ == tail_;
    }

    T get()
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);

        if(empty())
        {
            return T();
        }

        //Read data and advance the tail (we now have a free space)
        auto val = buf_[tail_];
        full_ = false;      
        tail_ = (tail_ + 1) % max_size_;

        return val;
    }

    void reset()
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);
        head_ = tail_;
        full_ = false;
    }

    bool empty() const
    {
        //if head and tail are equal, we are empty
        return (!full_ && (head_ == tail_));
    }

    bool full() const
    {
        //If tail is ahead the head by 1, we are full
        return full_;
    }

    size_t capacity() const
    {
        return max_size_;
    }

    size_t size() const
    {
        size_t size = max_size_;

        if(!full_)
        {
            if(head_ >= tail_)
            {
                size = head_ - tail_;
            }
            else
            {
                size = max_size_ + head_ - tail_;
            }
        }

        return size;
    }

private:
    std::mutex mutex_;
    std::unique_ptr<T[]> buf_;
    size_t head_ = 0;
    size_t tail_ = 0;
    const size_t max_size_;
    bool full_ = 0;
};

在过去的三天里，我一直在修补它，但我就是不能让它按照我想要的方式工作。 它是FIFO结构，将打印a、b、c或c、d、e

---

在这种情况下，我希望它从上到下，从头到尾打印，但我无法理解

如果我理解正确，那么您所要寻找的就是一个具有固定大小的缓冲区，该缓冲区有一个指向堆栈顶部的指针，该指针递增/递减，以使其环绕缓冲区的末尾。这将自动导致最新条目总是覆盖最旧条目，有效地为最后N个值提供后进先出存储，其中N是缓冲区大小。例如：

#include <cstddef>
#include <memory>
#include <iostream>

template <typename T>
class ForgetfulStack
{
    std::unique_ptr<T[]> buffer;
    std::size_t head = 0;
    std::size_t size = 0;

public:
    ForgetfulStack(std::size_t size)
        : buffer(std::make_unique<T[]>(size)), size(size)
    {
    }

    void push(const T& value)
    {
        buffer[head] = value;
        head = (head + 1) % size;
    }

    T pop()
    {
        head = (head - 1 + size) % size;
        return buffer[head];
    }
};

int main()
{
    ForgetfulStack<int> blub(3);

    blub.push(1);
    blub.push(2);
    blub.push(3);
    blub.push(4);
    blub.push(5);

    std::cout << blub.pop() << ' ' << blub.pop() << ' ' << blub.pop() << std::endl;
}

---

请注意，这个简单的实现不是线程安全的…

如果我理解正确，那么您所要寻找的就是一个具有固定大小的缓冲区，它有一个指向堆栈顶部的指针，该指针是递增/递减的，因此它环绕缓冲区的末尾。这将自动导致最新条目总是覆盖最旧条目，有效地为最后N个值提供后进先出存储，其中N是缓冲区大小。例如：

#include <cstddef>
#include <memory>
#include <iostream>

template <typename T>
class ForgetfulStack
{
    std::unique_ptr<T[]> buffer;
    std::size_t head = 0;
    std::size_t size = 0;

public:
    ForgetfulStack(std::size_t size)
        : buffer(std::make_unique<T[]>(size)), size(size)
    {
    }

    void push(const T& value)
    {
        buffer[head] = value;
        head = (head + 1) % size;
    }

    T pop()
    {
        head = (head - 1 + size) % size;
        return buffer[head];
    }
};

int main()
{
    ForgetfulStack<int> blub(3);

    blub.push(1);
    blub.push(2);
    blub.push(3);
    blub.push(4);
    blub.push(5);

    std::cout << blub.pop() << ' ' << blub.pop() << ' ' << blub.pop() << std::endl;
}

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请注意，这个简单的实现不是线程安全的…

从技术上讲，循环堆栈不再是堆栈，而是循环缓冲区或环形缓冲区。从技术上讲，循环堆栈不再是堆栈，而是循环缓冲区或环形缓冲区。我觉得如果head==0，head-1+大小将下溢，并且应该重写为head+size-1。@无用，std:：size\u t是无符号的，因此不会下溢。至少根据我对无符号整数算术的理解，这里执行加法和减法的顺序应该无关紧要！？当然，我可能错了……它确实是无符号的，并且会下溢——但这实际上是对无符号整数类型的完美定义。你仍然会得到正确的结果0u-1+size==UINT\u MAX+size==size-1，只是看到潜在的下溢让我觉得有点痒。@没用啊，我想我们只是误解了这里的术语。我假设你的意思是下溢，即有符号整数超出范围，导致未定义的行为。如果你只是说它将在0处环绕，那么当然，它会这样做。但正如你所说，结果最终还是正确的。将其更改为head+size-1只需将0处的潜在环绕换成最大值处的潜在环绕…可以说，后者是，当然，这种情况不会经常发生……如果堆栈为空或应该为空时我不断弹出值，您的示例将返回以前存储在堆栈中的随机值。如果head==0，我觉得head-1+size将下溢，并且应该重写为head+size-1。@无用，std:：size\t未签名，因此不会下溢。至少根据我对无符号整数算术的理解，这里执行加法和减法的顺序应该无关紧要！？当然，我可能错了……它确实是无符号的，并且会下溢——但这实际上是对无符号整数类型的完美定义。你仍然会得到正确的结果0u-1+size==UINT\u MAX+size==size-1，只是看到潜在的下溢让我觉得有点痒。@没用啊，我想我们只是误解了这里的术语。我假设你的意思是下溢，即有符号整数超出范围，导致未定义的行为。如果你只是说它将在0处环绕，那么当然，它会这样做。但正如你所说，结果最终还是正确的。将其更改为head+size-1只需交换潜在的包裹ar

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如果我在堆栈为空或应该为空时不断弹出值，则返回以前存储在堆栈中的随机值。