嵌入式代碼江湖里，queue.h 竟是隱藏的神兵！

嵌入式大雜燴 2星期前 77 閱讀 3 贊 3 收藏 0 評論

queue.h是Linux、FreeBSD中的一個頭文件。

FreeBSD：FreeBSD 是一種類 UNIX操作系統。

這是一個很實用的頭文件，因為這個頭文件里全是宏定義操作，所以其不僅可以使用在Linux/嵌入式Linux項目中，也可以很方便地使用在單片機項目中。

它使用宏實現了如下數據結構：

SLIST：單向無尾鏈表
LIST：雙向無尾鏈表
STAILQ：單向有尾鏈表（可作隊列使用）
TAILQ：雙向有尾鏈表（可作隊列使用）

所有的數據結構都支持如下功能：

在鏈表頭插入節點
在任意節點后插入節點
刪除節點
遍歷節點

我們可以在Linux系統的如下路徑中找到這個頭文件：

/usr/include/sys/queue.h

也可以通過如下網址查看：

https://code.woboq.org/userspace/glibc/misc/sys/queue.h.html

sys/queue.h的使用

下面我們基于SLIST來演示其使用。

SLIST相關宏定義：

/*
 * Singly-linked List definitions.
 */
#define SLIST_HEAD(name, type)         \
struct name {                   \
 struct type *slh_first; /* first element */        \
}

#define SLIST_HEAD_INITIALIZER(head)       \
 { NULL }

#define SLIST_ENTRY(type)          \
struct {              \
 struct type *sle_next; /* next element */     \
}

/*
 * Singly-linked List functions.
 */
#define SLIST_INIT(head) do {         \
 (head)->slh_first = NULL;         \
} while (/*CONSTCOND*/0)

#define SLIST_INSERT_AFTER(slistelm, elm, field) do {   \
 (elm)->field.sle_next = (slistelm)->field.sle_next;   \
 (slistelm)->field.sle_next = (elm);       \
} while (/*CONSTCOND*/0)

#define SLIST_INSERT_HEAD(head, elm, field) do {    \
 (elm)->field.sle_next = (head)->slh_first;     \
 (head)->slh_first = (elm);         \
} while (/*CONSTCOND*/0)

#define SLIST_REMOVE_HEAD(head, field) do {      \
 (head)->slh_first = (head)->slh_first->field.sle_next;  \
} while (/*CONSTCOND*/0)

#define SLIST_REMOVE(head, elm, type, field) do {    \
 if ((head)->slh_first == (elm)) {       \
  SLIST_REMOVE_HEAD((head), field);      \
 }               \
 else {              \
  struct type *curelm = (head)->slh_first;    \
  while(curelm->field.sle_next != (elm))     \
   curelm = curelm->field.sle_next;     \
  curelm->field.sle_next =        \
      curelm->field.sle_next->field.sle_next;    \
 }               \
} while (/*CONSTCOND*/0)

#define SLIST_FOREACH(var, head, field)       \
 for((var) = (head)->slh_first; (var); (var) = (var)->field.sle_next)

/*
 * Singly-linked List access methods.
 */
#define SLIST_EMPTY(head) ((head)->slh_first == NULL)
#define SLIST_FIRST(head) ((head)->slh_first)
#define SLIST_NEXT(elm, field) ((elm)->field.sle_next)

下面我們通過實例來操作。

首先，創建鏈表頭節點、其它節點結構體，用到SLIST_HEAD與SLIST_ENTRY這兩個宏定義：

#define ELEM_TYPE int

/* 鏈表節點 */
typedef struct node 
{
    ELEM_TYPE data;
    SLIST_ENTRY(node) field; 
}node_st;

/* 鏈表頭 */
typedef SLIST_HEAD(head, node) head_st;

鏈表數據域類型我們定義為int，field表示的是指針域。

① 創建一個頭結點：

/* 創建鏈表頭節點并初始化 */
head_st *head = (head_st *)malloc(sizeof(head_st));
SLIST_INIT(head);

頭節點：不存任何數據的空節點，通常作為鏈表的第一個節點。

② 在鏈表頭部分別插入節點node1、node2：

/* 頭插法插入一個節點node1 */
node_st *node1 = (node_st *)malloc(sizeof(node_st));
node1->data = 1;
SLIST_INSERT_HEAD(head, node1, field);

/* 頭插法插入一個節點node2 */
node_st *node2 = (node_st *)malloc(sizeof(node_st));
node2->data = 2;
SLIST_INSERT_HEAD(head, node2, field);

頭指針：永遠指向鏈表第一個節點的位置。

SLIST_INSERT_HEAD是從鏈表頭部插入節點，新節點總是從頭結點之后插入。

③ 在鏈表節點node2之后插入節點node3：

node_st *node3 = (node_st *)malloc(sizeof(node_st));
node3->data = 3;
SLIST_INSERT_AFTER(node2, node3, field);

SLIST_INSERT_AFTER是從指定節點slistelm之后插入新節點elm。

④ 遍歷鏈表：

node_st *tmp_elm;
SLIST_FOREACH(tmp_elm, head, field)
{
 printf("%d ", tmp_elm->data);
}

輸出為tmp_elm，訪問tmp_elm即可。

⑤ 刪除某個節點node2

SLIST_REMOVE(head, node2, node, field);
free(node2);
node2 = NULL;

⑥ 銷毀整個鏈表

while (!SLIST_EMPTY(head)) 
{    
    node_st *p = SLIST_FIRST(head);
    SLIST_REMOVE_HEAD(head, field);
    free(p);
    p = NULL;
}
free(head);
head = NULL;

完整測試代碼：

#include 
#include 
#include 

#define ELEM_TYPE int

/* 鏈表節點 */
typedefstruct node 
{
    ELEM_TYPE data;
    SLIST_ENTRY(node) field; 
}node_st;

/* 鏈表頭 */
typedef SLIST_HEAD(head, node) head_st;

int main(void)
{
    /* 創建鏈表頭節點并初始化 */
    head_st *head = (head_st *)malloc(sizeof(head_st));
    SLIST_INIT(head);

    /* 頭插法插入一個節點node1 */
    node_st *node1 = (node_st *)malloc(sizeof(node_st));
    node1->data = 1;
    SLIST_INSERT_HEAD(head, node1, field);

    /* 頭插法插入一個節點node2 */
    node_st *node2 = (node_st *)malloc(sizeof(node_st));
    node2->data = 2;
    SLIST_INSERT_HEAD(head, node2, field);

    /* 遍歷打印當前鏈表節點 */
    printf("list:\n");
    node_st *tmp_elm;
    SLIST_FOREACH(tmp_elm, head, field)
    {
        printf("%d ", tmp_elm->data);
    }
    printf("\n");

    /* 尾插法插入一個節點node3 */
    printf("insert node3:\n");
    node_st *node3 = (node_st *)malloc(sizeof(node_st));
    node3->data = 3;
    SLIST_INSERT_AFTER(node2, node3, field);
    SLIST_FOREACH(tmp_elm, head, field)
    {
        printf("%d ", tmp_elm->data);
    }
    printf("\n");

    /* 刪除node2 */
    printf("delete node2:\n");
    SLIST_REMOVE(head, node2, node, field);
    free(node2);
    node2 = NULL;
    SLIST_FOREACH(tmp_elm, head, field)
    {
        printf("%d ", tmp_elm->data);
    }
    printf("\n");

    /* 銷毀鏈表 */
    while (!SLIST_EMPTY(head)) 
    {    
        node_st *p = SLIST_FIRST(head);
        SLIST_REMOVE_HEAD(head, field);
        free(p);
        p = NULL;
    }
    free(head);
    head = NULL;

    return0;
}

編譯、運行：