使用c并考虑寻址分页和移位取模运算实现高效循环缓冲队列

使用C语言并考虑寻址分页和移位取模运算的方式实现循环缓冲队列，可以进一步提高代码的执行效率。在这种实现方式中，我们使用一个分页数组来存储队列数据，同时使用移位取模运算来实现对队列头尾指针的快速更新。下面是一个考虑寻址分页和移位取模运算的循环缓冲队列的示例代码：

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

typedef struct {
    int **data; // 队列数据
    int size;   // 队列大小
    int mask;   // 掩码
    int head;   // 队头指针
    int tail;   // 队尾指针
} Queue;

// 创建队列
Queue *create_queue(int size) {
    Queue *queue = (Queue *) malloc(sizeof(Queue));
    queue->data = (int **) malloc(sizeof(int *) * (size + 1));
    for (int i = 0; i < size + 1; i++) {
        queue->data[i] = (int *) malloc(sizeof(int) * size);
    }
    queue->size = size;
    queue->mask = size - 1;
    queue->head = 0;
    queue->tail = 0;
    return queue;
}

// 销毁队列
void destroy_queue(Queue *queue) {
    if (queue) {
        if (queue->data) {
            for (int i = 0; i < queue->size + 1; i++) {
                free(queue->data[i]);
            }
            free(queue->data);
        }
        free(queue);
    }
}

// 队列是否为空
int is_empty(Queue *queue) {
    return queue->head == queue->tail;
}

// 队列是否已满
int is_full(Queue *queue) {
    return (queue->tail - queue->head) == queue->size;
}

// 入队
void enqueue(Queue *queue, int value) {
    // 判断队列是否已满
    if (!is_full(queue)) {
        queue->data[queue->tail >> queue->mask][queue->tail & queue->mask] = value;
        queue->tail++;
    }
}

// 出队
int dequeue(Queue *queue) {
    // 判断队列是否为空
    if (!is_empty(queue)) {
        int value = queue->data[queue->head >> queue->mask][queue->head & queue->mask];
        queue->head++;
        return value;
    }
    return -1;
}

int main() {
    Queue *queue = create_queue(5);

    for (int i = 0; i < 6; i++) {
        printf("enqueue %d\n", i);
        enqueue(queue, i);
    }

    while (!is_empty(queue)) {
        printf("dequeue %d\n", dequeue(queue));
    }

    destroy_queue(queue);

    return 0;
}

在这个实现方式中，我们使用了一个分页数组来存储队列数据，每个分页大小为队列大小，这样就可以避免在队列尾部的数据搬移时，对整个队列数据的搬移。同时我们还使用了移位取模运算，来实现对队列头尾指针的快速更新。这种基于寻址分页和移位取模运算实现的循环缓冲队列，不仅能够提高代码的执行效率，还能够支持更大的队列大小。