支持任意数据类型的环形队列

Posted 2023-02-04 无痕幽雨

Part1一、介绍

一个C语言编写的支持任意类型的环形队列。 代码开源连接：https://gitee.com/Aladdin-Wang/byte_queue

Part2二、API 接口

#define QUEUE_INIT(__QUEUE, __BUFFER, __BUFFER_SIZE )                           \\
            queue_init_byte(__QUEUE, __BUFFER, __BUFFER_SIZE )

#define DEQUEUE(__QUEUE, __ADDR,...)                                            \\
            __PLOOC_EVAL(__DEQUEUE_,##__VA_ARGS__)                              \\
                (__QUEUE,__ADDR,##__VA_ARGS__)                 

#define ENQUEUE(__QUEUE, __ADDR,...)                                            \\
            __PLOOC_EVAL(__ENQUEUE_,##__VA_ARGS__)                              \\
                (__QUEUE,__ADDR,##__VA_ARGS__) 

#define PEEK_QUEUE(__QUEUE, __ADDR,...)                                         \\
            __PLOOC_EVAL(__PEEK_QUEUE_,##__VA_ARGS__)                           \\
                (__QUEUE,__ADDR,##__VA_ARGS__) 

#define IS_ENQUEUE_EMPTY(__QUEUE)                                               \\
            is_byte_queue_empty(__QUEUE)

#define RESET_PEEK(__QUEUE)                                                     \\
            reset_peek_byte(__QUEUE)

#define GET_ALL_PEEKED(__QUEUE)                                                 \\
            get_all_peeked_byte(__QUEUE)

#define GET_PEEK_STATUS(__QUEUE)                                                \\
            get_peek_status(__QUEUE)

#define RESTORE_PEEK_STATUS(__QUEUE,__COUNT)                                    \\
            restore_peek_status(__QUEUE,__COUNT)

#define GET_QUEUE_COUNT(__QUEUE)                                                \\
            get_queue_count(__QUEUE)

extern byte_queue_t * queue_init_byte(byte_queue_t *ptObj, void *pBuffer, uint16_t hwItemSize);
extern bool enqueue_byte(byte_queue_t *ptQueue, uint8_t chByte);
extern int16_t enqueue_bytes(byte_queue_t *ptObj, void *pchByte, uint16_t hwLength);
extern bool dequeue_byte(byte_queue_t *ptQueue, uint8_t *pchByte);
extern int16_t dequeue_bytes(byte_queue_t *ptObj, void *pchByte, uint16_t hwLength);
extern bool is_byte_queue_empty(byte_queue_t *ptQueue);
extern bool peek_byte_queue(byte_queue_t *ptQueue, uint8_t *pchByte);
extern bool reset_peek_byte(byte_queue_t *ptQueue);
extern bool get_all_peeked_byte(byte_queue_t *ptQueue);
extern int16_t peek_bytes_queue(byte_queue_t *ptObj, void *pchByte, uint16_t hwLength);
extern uint16_t get_peek_status(byte_queue_t *ptQueue);
extern bool restore_peek_status(byte_queue_t *ptQueue ,uint16_t hwCount);
extern int16_t get_queue_count(byte_queue_t *ptObj);
extern int16_t get_queue_available_count(byte_queue_t *ptObj);

Part3三、API 说明

11. 初始化队列

QUEUE_INIT(__QUEUE, __BUFFER, __BUFFER_SIZE ) 

参数说明：

参数名	描述
__QUEUE	队列的地址
__BUFFER	队列缓存的首地址
__BUFFER_SIZE	队列长度

初始化队列之前首先需要通过byte_queue_t 结构体定义一个队列对象，和缓冲区的buf。 参考代码：

uint8_t s_cFIFOinBuffer[1024];
static byte_queue_t s_tFIFOin;
QUEUE_INIT(&s_tFIFOin, s_cFIFOinBuffer, sizeof(s_cFIFOinBuffer));

22. 入队

#define ENQUEUE(__QUEUE, __ADDR,...)  

参数说明：

参数名	描述
__QUEUE	队列的地址
__ADDR	待入队的数据或者数据的地址
...	可变参数，需要入队的数据个数，或者数据类型和个数，如果为空，则只入队一个数据

参考代码：

    typedef struct data_t
        uint32_t a;
        uint32_t b;
        uint32_t c;
    data_t;
    
    uint8_t  data1 = 0XAA;
    uint16_t data2 = 0X55AA;
    uint32_t data3 = 0X55AAAA55;
    uint16_t data4[] = 0x1234,0x5678;

    data_t data5 = 
        .a = 0X11223344,
        .b = 0X55667788,
        .c = 0X99AABBCC,
    ;
    // 一下三种方式都可以正确存储数组
    ENQUEUE(&s_tFIFOin,data4,2);//可以不指名数据类型
    ENQUEUE(&s_tFIFOin,data4,uint16_t,2);//也可以指名数据类型
    ENQUEUE(&s_tFIFOin,data4,uint8_t,sizeof(data4));//或者用字节类型

    //一下两种方式都可以正确存储结构体类型
    ENQUEUE(&s_tFIFOin,data5);//根据结构体的类型，自动计算结构体的大小
    ENQUEUE(&s_tFIFOin,&data5,uint8_t,sizeof(data5));//也可以以数组方式存储

    ENQUEUE(&s_tFIFOin,(uint8_t)0X11); //常量默认为int型，需要强制转换数据类型
    ENQUEUE(&s_tFIFOin,(uint16_t)0X2233); //常量默认为int型，需要强制转换数据类型
    ENQUEUE(&s_tFIFOin,0X44556677);
    ENQUEUE(&s_tFIFOin,(char)'a');//单个字符也需要强制转换数据类型
    ENQUEUE(&s_tFIFOin,"bc");//字符串默认会存储空字符\\0
    ENQUEUE(&s_tFIFOin,"def");//字符串默认会存储空字符\\0

33. 出队

DEQUEUE(__QUEUE, __ADDR,...)  

参数说明：

参数名	描述
__QUEUE	队列的地址
__ADDR	用于保存出队数据变量的地址
...	可变参数，需要出队的数据个数，或者数据类型和个数，如果为空，则只出队一个数据

参考代码：

   uint8_t  data[100];
   uint16_t  data1;
   uint32_t  data2;
// 读出全部数据
   DEQUEUE(&s_tFIFOin,data,GET_QUEUE_COUNT(&my_queue));
   DEQUEUE(&s_tFIFOin,data,uint8_t,GET_QUEUE_COUNT(&my_queue))
// 读一个数据，长度为uint16_t类型
   DEQUEUE(&s_tFIFOin,&data1);
// 读一个数据，长度为uint32_t类型
   DEQUEUE(&s_tFIFOin,&data2);

44. 查看

#define PEEK_QUEUE(__QUEUE, __ADDR,...)   

参数说明：

参数名	描述
__QUEUE	队列的地址
__ADDR	用于保存查看数据变量的地址
...	可变参数，数据类型和需要查看的数据个数，如果为空，则只查看一个数据

参考代码：

   uint8_t data[32];
   uint16_t  data1;
   uint32_t  data2;
// 查看多个数据
   PEEK_QUEUE(&s_tFIFOin,&data,sizeof(data));   
// 查看一个数据，长度为uint16_t类型
   PEEK_QUEUE(&s_tFIFOin,&data1);
// 查看一个数据，长度为uint32_t类型
   PEEK_QUEUE(&s_tFIFOin,&data2);

55. 其他API

• 队列是否为空

IS_ENQUEUE_EMPTY(__QUEUE) 

• 复位PEEK

RESET_PEEK(__QUEUE)

• 出队所有查看的数据

GET_ALL_PEEKED(__QUEUE) 

• 获取PEEK的状态

GET_PEEK_STATUS(__QUEUE)  

• 恢复PEEK的状态

RESTORE_PEEK_STATUS(__QUEUE,__COUNT)  

• 获取队列的数据个数

GET_QUEUE_COUNT(__QUEUE) 

Part4四、多类型原理说明

以DEQUEUE(__QUEUE, __ADDR,...)  为例，说明如何做到支持任意类型的数据，和不同个数的参数类型。

#define __DEQUEUE_0( __QUEUE, __ADDR)                                \\
            dequeue_bytes((__QUEUE), __ADDR,(sizeof(typeof(*(__ADDR)))))

#define __DEQUEUE_1( __QUEUE, __ADDR, __ITEM_COUNT)                        \\
            dequeue_bytes((__QUEUE), (__ADDR), __ITEM_COUNT*(sizeof(typeof((__ADDR[0])))))

#define __DEQUEUE_2( __QUEUE, __ADDR, __TYPE,__ITEM_COUNT)                 \\
            dequeue_bytes((__QUEUE), (__ADDR), (__ITEM_COUNT * sizeof(__TYPE)))

#define DEQUEUE(__QUEUE, __ADDR,...)                                            \\
            __PLOOC_EVAL(__DEQUEUE_,##__VA_ARGS__)                              \\
                (__QUEUE,__ADDR,##__VA_ARGS__)  

宏DEQUEUE最终调用的是

int16_t dequeue_bytes(byte_queue_t *ptObj, void *pchByte, uint16_t hwLength);

本队列默认只支持字节类型，而字节是最小单位的数据类型，它可以组合成其他的数据类型，所以只要知道其他数据类型的大小，就可以根据类型的大小，读出相对应类型的数据。 因此只需要利用下边两种技巧便可以达到目的：

获取数据类型

typeof() 是GUN C提供的一种特性，可参考C-Extensions，它可以取得变量的类型，或者表达式的类型。 使用typeof来获取接收地址的类型，然后通过sizeof获取类似的大小，从而确定需要读出的数据长度。

宏的重载

如果看过前边的文章C语言变参函数和可变参数宏，就可以发现这里其实使用的就是宏的重载，宏的重载原理已经在前边文章讲解过了，宏DEQUEUE直接使用了PLOOC已经实现好的__PLOOC_EVAL宏。

Part5五、快速使用

    #include "./queue/byte_queue.h"
    uint8_t  data1 = 0XAA;
    uint16_t data2 = 0X55AA;
    uint32_t data3 = 0X55AAAA55;
    uint16_t data4[] = 0x1234,0x5678;
    typedef struct data_t
        uint32_t a;
        uint32_t b;
        uint32_t c;
    data_t;
    data_t data5 = 
        .a = 0X11223344,
        .b = 0X55667788,
        .c = 0X99AABBCC,
    ;

    uint8_t  data[100];
    static uint8_t s_hwQueueBuffer[100];
    static byte_queue_t my_queue;

    QUEUE_INIT(&my_queue,s_hwQueueBuffer,sizeof(s_hwQueueBuffer));

    QUEUE_INIT(&my_queue,s_hwQueueBuffer,sizeof(s_hwQueueBuffer));

    ENQUEUE(&my_queue,data1);//根据变量的类型，自动计算对象的大小
    ENQUEUE(&my_queue,data2);
    ENQUEUE(&my_queue,data3);

    // 一下三种方式都可以正确存储数组
    ENQUEUE(&my_queue,data4,2);//可以不指名数据类型
    ENQUEUE(&my_queue,data4,uint16_t,2);//也可以指名数据类型
    ENQUEUE(&my_queue,data4,uint8_t,sizeof(data4));//或者用其他类型

    //一下两种方式都可以正确存储结构体类型
    ENQUEUE(&my_queue,data5);//根据结构体的类型，自动计算对象的大小
    ENQUEUE(&my_queue,&data5,uint8_t,sizeof(data5));//也可以以数组方式存储

    ENQUEUE(&my_queue,(uint8_t)0X11); //常量默认为int型，需要强制转换数据类型
    ENQUEUE(&my_queue,(uint16_t)0X2233); //常量默认为int型，需要强制转换数据类型
    ENQUEUE(&my_queue,0X44556677);
    ENQUEUE(&my_queue,(char)'a');//单个字符也需要强制转换数据类型
    ENQUEUE(&my_queue,"bc");//字符串默认会存储空字符\\0
    ENQUEUE(&my_queue,"def");

    // 读出全部数据
    DEQUEUE(&my_queue,data,GET_QUEUE_COUNT(&my_queue));//DEQUEUE(&my_queue,data,uint8_t,GET_QUEUE_COUNT(&my_queue))

Part6六、彩蛋

群友经常抱怨不会编写FLM烧录算法文件，下篇将介绍如何从零编写FLASH烧录算法，并把FLM文件的flash驱动提取出来，提供给bootloader作为flash驱动接口，从而借助MDK提供的海量FLM文件,做到万能flash的通用驱动，敬请期待...

参考文章

变参函数和可变参数宏

【喂到嘴边了的模块】OOPC开发从未如此简单