嵌入式大杂烩周记 | 第 3 期

Posted 2022-02-26 嵌入式大杂烩

大家好，我是ZhengN。

嵌入式大杂烩周记主要是一些实用项目学习分享，每周一篇，每篇一个主题。

内容主要来源于我们之前收集的资料：

https://gitee.com/zhengnianli/EmbedSummary

本期主角：sys/queue.h

queue.h是Linux、FreeBSD中的一个头文件。

FreeBSD：FreeBSD 是一种类 UNIX操作系统。

这是一个很实用的头文件，因为这个头文件里全是宏定义操作，所以其不仅可以使用在Linux/嵌入式Linux项目中，也可以使用在单片机项目中，我也是因为在我们的单片机项目中看到，才知道有这么一个头文件的。我觉得挺实用的，与大家分享。

它使用宏实现了如下数据结构：

• SLIST：单向无尾链表

• LIST：双向无尾链表

• STAILQ：单向有尾链表（可作队列使用）

• TAILQ：双向有尾链表（可作队列使用）

所有的数据结构都支持如下功能：

• 在链表头插入节点

• 在任意节点后插入节点

• 删除节点

• 遍历节点

我们可以在Linux系统的如下路径中找到这个头文件：

/usr/include/sys/queue.h

也可以通过如下网址查看：

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

sys/queue.h的使用

下面我们基于SLIST来演示其使用。

SLIST相关宏定义：

/*
 * 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)

下面我们通过实例来操作。

首先，创建链表头节点、其它节点结构体，用到SLIST_HEAD与SLIST_ENTRY这两个宏定义：

#define ELEM_TYPE int

/* 链表节点 */
typedef struct node 

    ELEM_TYPE data;
    SLIST_ENTRY(node) field; 
node_st;

/* 链表头 */
typedef SLIST_HEAD(head, node) head_st;

链表数据域类型我们定义为int，field表示的是指针域。

① 创建一个头结点：

/* 创建链表头节点并初始化 */
head_st *head = (head_st *)malloc(sizeof(head_st));
SLIST_INIT(head);

头节点：不存任何数据的空节点，通常作为链表的第一个节点。

② 在链表头部分别插入节点node1、node2：

/* 头插法插入一个节点node1 */
node_st *node1 = (node_st *)malloc(sizeof(node_st));
node1->data = 1;
SLIST_INSERT_HEAD(head, node1, field);

/* 头插法插入一个节点node2 */
node_st *node2 = (node_st *)malloc(sizeof(node_st));
node2->data = 2;
SLIST_INSERT_HEAD(head, node2, field);

头指针：永远指向链表第一个节点的位置。

SLIST_INSERT_HEAD是从链表头部插入节点，新节点总是从头结点之后插入。

③ 在链表节点node2之后插入节点node3：

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

SLIST_INSERT_AFTER是从指定节点slistelm之后插入新节点elm。

④ 遍历链表：

node_st *tmp_elm;
SLIST_FOREACH(tmp_elm, head, field)

 printf("%d ", tmp_elm->data);

输出为tmp_elm，访问tmp_elm即可。

⑤ 删除某个节点node2

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

⑥ 销毁整个链表

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

free(head);
head = NULL;

完整测试代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/queue.h>

#define ELEM_TYPE int

/* 链表节点 */
typedef struct node 

    ELEM_TYPE data;
    SLIST_ENTRY(node) field; 
node_st;

/* 链表头 */
typedef SLIST_HEAD(head, node) head_st;

int main(void)

    /* 创建链表头节点并初始化 */
    head_st *head = (head_st *)malloc(sizeof(head_st));
    SLIST_INIT(head);

    /* 头插法插入一个节点node1 */
    node_st *node1 = (node_st *)malloc(sizeof(node_st));
    node1->data = 1;
    SLIST_INSERT_HEAD(head, node1, field);

    /* 头插法插入一个节点node2 */
    node_st *node2 = (node_st *)malloc(sizeof(node_st));
    node2->data = 2;
    SLIST_INSERT_HEAD(head, node2, field);

    /* 遍历打印当前链表节点 */
    printf("list:\\n");
    node_st *tmp_elm;
    SLIST_FOREACH(tmp_elm, head, field)
    
        printf("%d ", tmp_elm->data);
    
    printf("\\n");

    /* 尾插法插入一个节点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");

    /* 删除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");

    /* 销毁链表 */
    while (!SLIST_EMPTY(head)) 
        
        node_st *p = SLIST_FIRST(head);
        SLIST_REMOVE_HEAD(head, field);
        free(p);
        p = NULL;
    
    free(head);
    head = NULL;

    return 0;

编译、运行：

运行结果与我们上面分析的一致。

本次我们只分享queue.h里最简单的数据结构。其它几种数据结构的使用例子及相关宏说明可以通过man命令查看。

man是Linux下的帮助命令。

我们输入 man queue 即可查到queue.h的相关说明：

可以看到，man命令很强大，可查到queue的帮助说明很详细，有宏的说明及使用示例等。

以上就是本次的分享，文章如有错误，欢迎支持，谢谢！我们下期见~

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