main.c

#include <stdio.h>
#include "queue.h"

int main(void)
{
    QUEUE_T *q = create_queue(4);

    q->push(q, 'a');
    q->push(q, 'b');
    q->push(q, 'c');
    q->push(q, 'd');

    printf("%c: 残り%d個\n", q->pop(q), q->size(q));
    printf("%c: 残り%d個\n", q->pop(q), q->size(q));
    q->clear(q);
    q->push(q, 'e');
    q->push(q, 'f');
    printf("%c: 残り%d個\n", q->pop(q), q->size(q));
    printf("%c: 残り%d個\n", q->pop(q), q->size(q));
    printf("%c: 残り%d個\n", q->pop(q), q->size(q));

    free_queue(q);
    return 0;
}

queue.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> // malloc, free
#include "queue.h"

void push(QUEUE_T *q, data_t x)
{
    if ((q->rear + 1) % q->max_size == q->front)
    {
        printf("Queue is full\n");
        return;
    }
    q->rear = (q->rear + 1) % q->max_size;
    q->data[q->rear] = x;
}

data_t pop(QUEUE_T *q)
{
    if (q->front == q->rear)
    {
        printf("Queue is empty\n");
        return -1;
    }
    q->front = (q->front + 1) % q->max_size;
    return q->data[q->front];
}

void clear(QUEUE_T *q)
{
    q->front = 0;
    q->rear = 0;
    return;
}

int size(QUEUE_T *q)
{
    if ((q->rear - q->front) >= 0)
        return q->rear - q->front;
    else
        return q->max_size - (q->front - q->rear);
}

QUEUE_T *create_queue(int max_size)
{
    QUEUE_T *q = (QUEUE_T *)malloc(sizeof(QUEUE_T));
    if (q == NULL)
    {
        printf("Memory allocation failed\n");
        exit(1);
    }
    q->data = (data_t *)malloc(sizeof(data_t) * max_size);
    if (q->data == NULL)
    {
        printf("Memory allocation failed\n");
        exit(1);
    }
    q->max_size = max_size;
    q->front = 0;
    q->rear = 0;

    q->push = push;
    q->pop = pop;
    q->size = size;
    q->clear = clear;

    return q;
}

void free_queue(QUEUE_T *q)
{
    free(q->data);
    free(q);
}

queue.h

typedef unsigned char data_t;

typedef struct queue
{
    data_t *data;                         // データを格納する配列
    int max_size;                         // キューのサイズ
    int front;                            // 先頭要素のインデックス
    int rear;                             // 末尾要素のインデックス
    void (*push)(struct queue *, data_t); // キューにデータを追加する関数ポインタ
    data_t (*pop)(struct queue *);        // キューからデータを取り出す関数ポインタ
    int (*size)(struct queue *);          // キューのサイズを返す関数ポインタ
    void (*clear)(struct queue *);        // キューを初期化する関数ポインタ
    void (*reserved)(struct queue *);     // 予約領域
} QUEUE_T;

QUEUE_T *create_queue(int);
void free_queue(QUEUE_T *);

❯ gcc main.c queue.c && ./a.out
Queue is full
a: 残り2個
b: 残り1個
e: 残り1個
f: 残り0個
Queue is empty
: 残り0個