4. FIFO基本操作：初始化、入队（push）、出队（pop）、查看队首（peek）

好，咱们接着聊。上一节我们把FIFO的接口和内部结构理清楚了，现在该动手了。这一节，我带你实现FIFO最核心的四个操作：初始化、入队、出队和查看队首。

说白了，这四个操作就是FIFO的“呼吸”和“心跳”。你只要掌握了它们，一个能用的FIFO基本就成型了。我个人习惯，写代码前先画个流程图，把逻辑走通，再动手敲键盘。

4.1 初始化操作

初始化，就是把FIFO恢复到出厂状态。嗯，这里要注意，初始化不是把数据清零，而是把读写指针归零。

为什么？因为FIFO里的数据是“覆盖式”写入的。你只要把指针复位，下次写入时自然会把旧数据覆盖掉。我在项目中遇到过有人初始化时用memset把整个缓冲区清空，结果在256字节的FIFO上浪费了2ms。其实完全没必要。

// FIFO初始化
void fifo_init(fifo_t *fifo) {
    fifo->wp = 0;  // 写指针归零
    fifo->rp = 0;  // 读指针归零
    // 注意：不需要清空buffer数组！
    // 下次写入时会自动覆盖旧数据
}

4.2 入队操作（push）

入队，就是把数据塞进FIFO。你想想看，往一个杯子里倒水，得先看看杯子满了没有。入队也一样，第一步永远是检查是否已满。

判断满的条件：(wp + 1) % SIZE == rp。为什么是加1？因为我们要留一个“空位”来区分空和满。如果wp == rp表示空，那满的时候就不能让wp追上rp，得留一个间隔。

// 入队操作
int fifo_push(fifo_t *fifo, uint8_t data) {
    // 第一步：检查是否已满
    if (fifo_is_full(fifo)) {
        return -1;  // FIFO已满，入队失败
    }
    
    // 第二步：写入数据
    fifo->buffer[fifo->wp] = data;
    
    // 第三步：更新写指针（环形移动）
    fifo->wp = (fifo->wp + 1) % FIFO_SIZE;
    
    return 0;  // 入队成功
}

我曾经在调试一个串口驱动时，发现数据总是丢包。查了半天，原来是入队时忘了检查满标志。数据写进去，但指针没更新，后面的数据把前面的覆盖了。从那以后，我写push函数时都会在脑子里过一遍：先检查，再写入，最后更新指针。

4.3 出队操作（pop）

出队，就是把数据从FIFO里取出来。和入队相反，出队前得先看看队列是不是空的。

判断空的条件：wp == rp。这个简单，两个指针碰头了，说明没数据了。

// 出队操作
int fifo_pop(fifo_t *fifo, uint8_t *data) {
    // 第一步：检查是否为空
    if (fifo_is_empty(fifo)) {
        return -1;  // FIFO为空，出队失败
    }
    
    // 第二步：读取数据
    *data = fifo->buffer[fifo->rp];
    
    // 第三步：更新读指针（环形移动）
    fifo->rp = (fifo->rp + 1) % FIFO_SIZE;
    
    return 0;  // 出队成功
}

这里有个细节：出队时，我们不需要清除buffer里的旧数据。因为下次写入时会自动覆盖。我刚开始写代码时，总喜欢把读过的数据清零，觉得这样“干净”。后来发现这完全是画蛇添足，还多了一次内存写操作。

操作	检查条件	指针变化	数据变化
入队 (push)	检查是否满	wp 增加	写入新数据
出队 (pop)	检查是否空	rp 增加	读取旧数据
查看队首 (peek)	检查是否空	指针不变	只读不删

4.4 查看队首（peek）

peek操作，说白了就是“只看不拿”。它和pop的区别在于：pop会删除数据，peek不会。

这个操作在协议解析时特别有用。比如你收到一个数据包，想先看看包头判断是什么类型，但又不想把数据取走。这时候peek就派上用场了。

// 查看队首元素
int fifo_peek(fifo_t *fifo, uint8_t *data) {
    // 检查是否为空
    if (fifo_is_empty(fifo)) {
        return -1;  // FIFO为空，无法查看
    }
    
    // 读取数据，但不移动读指针
    *data = fifo->buffer[fifo->rp];
    
    return 0;  // 查看成功
}

我记得有一次做网络协议栈，需要先peek一下看是不是ARP包，是的话直接处理，不是的话再pop出来继续解析。如果没有peek，就得先把数据pop出来，判断完再塞回去——那多麻烦啊。

4.5 完整示例：一个简单的FIFO驱动

好了，四个基本操作都讲完了。咱们把它们拼起来，就是一个完整的FIFO驱动。我习惯把代码写得规整一点，这样以后维护起来省心。

#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>

#define FIFO_SIZE 16

typedef struct {
    uint8_t buffer[FIFO_SIZE];
    uint8_t wp;  // 写指针
    uint8_t rp;  // 读指针
} fifo_t;

// 初始化
void fifo_init(fifo_t *fifo) {
    fifo->wp = 0;
    fifo->rp = 0;
}

// 判断是否为空
bool fifo_is_empty(fifo_t *fifo) {
    return fifo->wp == fifo->rp;
}

// 判断是否为满
bool fifo_is_full(fifo_t *fifo) {
    return (fifo->wp + 1) % FIFO_SIZE == fifo->rp;
}

// 入队
int fifo_push(fifo_t *fifo, uint8_t data) {
    if (fifo_is_full(fifo)) return -1;
    fifo->buffer[fifo->wp] = data;
    fifo->wp = (fifo->wp + 1) % FIFO_SIZE;
    return 0;
}

// 出队
int fifo_pop(fifo_t *fifo, uint8_t *data) {
    if (fifo_is_empty(fifo)) return -1;
    *data = fifo->buffer[fifo->rp];
    fifo->rp = (fifo->rp + 1) % FIFO_SIZE;
    return 0;
}

// 查看队首
int fifo_peek(fifo_t *fifo, uint8_t *data) {
    if (fifo_is_empty(fifo)) return -1;
    *data = fifo->buffer[fifo->rp];
    return 0;
}

嗯，代码写完了。你可能会问：为什么FIFO_SIZE是16，但最多只能存15个数据？因为我们要留一个空位来区分空和满。如果你非要存满16个，那就得用另一种判断方式——比如加一个计数器。这个我们后面会讲到。

这一节的内容就到这里。四个操作，说难不难，但细节不少。你写代码的时候，多想想边界情况：满了怎么办？空了怎么办？指针绕圈了怎么办？把这些想清楚，FIFO这块你就拿下了。