c语言实现LRU缓存.zip资源-CSDN文库

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需积分: 5 101 浏览量 2024-02-27 23:26:44 上传评论收藏 8KB ZIP 举报

LRU（Least Recently Used）缓存淘汰算法是一种常见的内存管理策略，用于在固定容量的缓存中决定何时替换掉不再使用的数据。在C语言中实现LRU缓存涉及到数据结构和算法的应用，主要包括链表、哈希表以及优先级队列等数据结构。我们需要理解LRU的基本原理。当缓存满时，最近最少使用的数据会被移除以腾出空间给新来的数据。这意味着最常访问的数据将被保留，而长时间未被访问的数据将被优先淘汰。在C语言中，我们可以使用双向链表来实现LRU缓存。链表节点包含数据和两个指针，分别指向前一个节点和后一个节点，这样可以方便地进行插入和删除操作。同时，为了快速定位到特定的数据，我们还需要一个哈希表，键是数据的标识，值是链表中的节点指针。这样，我们可以在O(1)的时间复杂度内完成查找和更新操作。以下是实现LRU缓存的关键步骤： 1. 初始化：创建一个空的双向链表和哈希表。 2. 插入数据：当有新的数据插入时，首先检查哈希表中是否存在该数据。如果存在，表示数据已经存在于缓存中，更新该数据在链表中的位置（将其移动到链表头部），并更新哈希表；如果不存在，创建一个新的链表节点，将其添加到链表头部，并加入哈希表。如果此时链表长度超过缓存大小，需要从链表尾部移除最旧的数据。 3. 查询数据：根据数据的标识在哈希表中查找，如果找到则返回数据（同时将找到的节点移动到链表头部），否则返回未找到。 4. 删除数据：当数据被淘汰时，从链表和哈希表中移除对应的节点。实现LRU缓存的关键代码结构可能如下： ```c typedef struct Node { int key; int value; struct Node* prev; struct Node* next; } Node; typedef struct LRUCache { int capacity; Node* head; Node* tail; unordered_map<int, Node*> hash_map; } LRUCache; ``` 这里`unordered_map`是C++中的数据结构，C语言中可以使用`struct`定义一个哈希表结构，如`typedef struct { int key; Node* node; } HashMapEntry;`，然后通过数组或动态分配内存的方式存储哈希表。实现LRU缓存需要对数据结构有深入的理解，特别是链表的操作和哈希表的设计。在实际编码过程中，需要注意内存管理和效率优化，确保在满足功能需求的同时，保持程序的性能和稳定性。 C语言实现LRU缓存是一项挑战性的任务，它要求开发者具备扎实的编程基础，对数据结构和算法有深入的认识。通过理解和实践这个项目，可以提升在内存管理、数据结构和算法设计等方面的能力。

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c语言实现LRU缓存.zip （9个子文件）

coplar11

test.c 5KB

example.c 1KB

LRU

lru_cache_impl.c 11KB

lru_cache_impl.h 1KB

lru_cache.h 451B

Makefile 384B

LICENSE 1KB

.gitignore 27B

README.md 3KB

## [LRU_Cache](https://github.com/Andrewpqc/LRU-Cache) 基于双向链表和哈希表实现的LRU进程内缓存包，C语言实现。改编自[https://github.com/Stand1210/c-LRU-](https://github.com/Stand1210/c-LRU-) ### Features + 测试全面 + LRU淘汰算法 + 双向链表和哈希表的存储模型 + 基于键值对，键和值的数据类型为字符串 + 对全局存储结构的写操作上锁，并发安全 ### Usage ``` c #include <stdio.h> #include <string.h> #include "./LRU/lru_cache.h" #include "./LRU/lru_cache_impl.h" int main(int argc, char **argv){ void *LruCache; //创建缓存器 if (0 == LRUCacheCreate(3, &LruCache)) printf("缓存器创建成功，容量为3\n"); //向缓存器中添加数据 if (0 != LRUCacheSet(LruCache, "key1", "value1")) printf("put (key1, value1) failed!\n"); if (0 != LRUCacheSet(LruCache, "key2", "value2")) printf("put (key2, value2) failed!\n"); if (0 != LRUCacheSet(LruCache, "key3", "value3")) printf("put (key3, value3) failed!\n"); if (0 != LRUCacheSet(LruCache, "key4", "value4")) printf("put (key4, value4) failed!\n"); if (0 != LRUCacheSet(LruCache, "key5", "value5")) printf("put (key5, value5) failed!\n"); //按照顺序输出缓存器当前的内容 LRUCachePrint(LruCache); //获取缓存器内容 if (NULL == LRUCacheGet(LruCache, "key1")){ printf("key1 所对应的数据未被缓存\n"); } else{ char data[VALUE_SIZE]; strncpy(data, LRUCacheGet(LruCache, "key1"), VALUE_SIZE); printf("key1所对应的数据为:%s", data); } char value4[VALUE_SIZE]; strncpy(value4, LRUCacheGet(LruCache, "key4"), VALUE_SIZE); printf("key4所对应的数据:%s", value4); LRUCachePrint(LruCache); //销毁缓存器 if (0 != LRUCacheDestory(LruCache)) printf("destory error"); } ``` 输出: ``` 缓存器创建成功，容量为3 >>>>>>>>>>>>>>> cache (key data): (key5, value5)(key4, value4)(key3, value3) <<<<<<<<<<<<<<< key1 所对应的数据未被缓存 key4所对应的数据:value4 >>>>>>>>>>>>>>> cache (key data): (key4, value4)(key5, value5)(key3, value3) <<<<<<<<<<<<<<< ``` ### Last but not Least 本程序中的键和值在存储时所占用的字节数是写死的，不具有动态性，这是本程序的一个缺陷(怪就该C语言的字符串处理太麻烦了)。在应对键值长度与设定的长度不一致的场景下会出现浪费内存或者数据截断的问题。所以根据具体的场景合理的设定键和值所占用的字节数至关重要。设置方法:修改包中的`lru_cache_impl.h`文件中的`KEY_SIZE`、`VALUE_SIZE`两个宏即可，这两个宏初始对应的值分别是50,100.

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