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前言

  • 20201010
  • 在阅读 RTOS LiteOS 内核源码时发现该内核使用的链表时通用链表,而 FreeRTOS 内核使用的时非通用链表,所以,有必要发布一下关于链表实现的笔记。
  • 以下内容为个人笔记,涉及一些非专业词汇,敬请谅解,谢谢。

链接

参考

  • 上面链接
  • FreeRTOS 内核源码
  • 野火

概念

  • 正常表达

    • 链表:
      • 链表为 C 中一种基础的数据结构。
      • 看成环形晾衣架即可。
    • 节点:
      • 节点组成链表
  • 自理解概念

    • 链表:圆形的晾衣架
    • 节点:挂钩
      • 包含上一个
      • 下一个
      • 钩子等其它需要的信息
    • 袜子:挂在到 钩子 的东西
      • 包含被钩子
      • 袜子携带的信息
        2085252 20201010151010312 299469988 - 链表-双向非通用链表
  • 通用链表与非通用链表的区别

    • 通用链表节点内容很少一般只有 上一个下一个
    • 通用链表节点被放到信息结构体中,通过偏移找到所在的结构体(即是通过偏移找到袜子头)
    • 而非通用链表是在节点中携带信息结构体的指针的(即是节点就携带信息)。
    • 别人通俗理解,读者不必理会本小点
      • 通用链表是把袜子放到晾衣架的圆形圈上,袜子与圆形圈接触部分为袜子接待的节点。(信息携带节点
      • 非通用链表是。(节点携带信息

笔录草稿

双向链表

  • 双向链表理解图

  • 原理:链表包括 根节点普通节点

    • 根节点 主要管理链表的,一般包括

      • 上一个
      • 下一个
      • 存在多少个等信息
        2085252 20201010151036592 974377954 - 链表-双向非通用链表
    • 普通节点 主要用于钩住袜子(即是携带信息)

节点及节点结构体代码

  • 普通节点
    • 存放节点信息
    • 挂载东西(挂钩),如挂载袜子等等
      2085252 20201010151112205 1621246703 - 链表-双向非通用链表
/*
 * The linked list node
 */
struct LIST_ITEM_LSS_T
{   
    struct LIST_ITEM_LSS_T * pxNext; // 下一个
    struct LIST_ITEM_LSS_T  * pxPrevious; // 上一个
    
    /* 节点属性,(根据个人需求增减以下内容) */
    uint32_t xItemValue; // 记号值,一般用于排序
    void * pvOwner; // 挂钩,即携带的信息
    void * pvContainer; // 归属,即属于哪一个链表
};
typedef struct LIST_ITEM_LSS_T listItem_t;
  • root节点(链表点)
    • 存放链表的信息
    • 有一个mini节点,用于驳接和定位(相当于位置校准点),不挂载如何东西,且简洁为妙
      • mini节点的记号值在双向链表中为最大值,因为最大是尾也是头。
        2085252 20201010151136748 2080404947 - 链表-双向非通用链表
/* mini 节点结构体 */
struct LIST_MINI_ITEM_LSS_T
{
    /* 指向,(根据单、双链表删减以下内容) */
    struct node *pxPrevious; // 上一个节点
    struct node *pxNext; // 下一个节点
     /* 节点属性,(根据个人需求增减以下内容) */
    uint32_t xItemValue; // 记号值,在双向链表中为最大值
};
typedef struct LIST_MINI_ITEM_LSS_T ListMiniItem_t;

/* 链表结构体,即根节点 */
struct LIST_LSS_T
{
    /* 节点属性,(根据个人需求增减以下内容) \*/
    uint32_t uxNumberOfItems; // 节点数,统计粘附在本链表上的节点数
    struct LIST_ITEM_LSS_T * pxIndex; // 索引,链表索引,指向链表中的某个节点
    struct LIST_MINI_ITEM_LSS_T xListEnd; // 链表根节点
};
typedef struct LIST_LSS_T List_t;

链表操作的函数代码

链表初始化函数

  1. 链表索引指向该链表的尾节点(尾节点,即也是头节点)
  2. 链表尾节点记号值赋值为最大值(根节点包含尾节点
  3. 初始化尾节点的上一个下一个,分别都指向**尾节点
  4. 初始化节点总数为 0。
 /**
  * @brief  链表初始化
  * @param 
  * @retval 
  * @author lzm
  */
void listInit(list_t * const list)
{
    /* 索引指向最后:尾就是头 */
    list->pxIndex = (listItem_t *) &(list->xListEnd);
    
    /* 链表最大值 */
    list->xListEnd.xItemValue = lssLIST_MAX_VALUE;
    
    list->xListEnd.pxNext = ( listItem_t * ) &( list->xListEnd );
    list->xListEnd.pxPrevious = ( listItem_t * ) &( list->xListEnd );
    
    list->uxNumberOfItems = (lssLIST_BASE_TYPE)0U;
}

节点初始化函数

  1. 初始化节点携带的信息为空
 /**
  * @brief  节点初始化
  * @param 
  * @retval 
  * @author lzm
  */
void listItemInit(listItem_t * const item)
{
    item->pvContainer = NULL;
}

节点插入链表尾部函数

注意:需要插入的节点以下称为节点A

  1. 获取索引(索引即游标,也就是该链表当前指向的节点)
  2. 节点A下一个指向索引节点
  3. 节点A前一个指向索引节点前一个
  4. 索引节点前一个下一个指向节点A
  5. 索引节点前一个指向节点A
  6. 设置节点A归属于哪个链表
  7. 链表节点计数值 +1
/**
* @brief  插入链表尾部(*双向链表没有绝对的头尾,此处是以游标为参考物*)
* @param 
* @retval 
* @author lzm
*/
void listInsertEnd( list_t * const pxList, listItem_t * const pxNewListItem )
{
    listItem_t * const pxIndex = pxList->pxIndex;

    pxNewListItem->pxNext = pxIndex;
    pxNewListItem->pxPrevious = pxIndex->pxPrevious;

    pxIndex->pxPrevious->pxNext = pxNewListItem;
    pxIndex->pxPrevious = pxNewListItem;

    /* Remember which list the item is in. */
    pxNewListItem->pvContainer = ( void * ) pxList;

    ( pxList->uxNumberOfItems )++;
}

节点有序插入链表函数

注意:需要插入的节点以下称为节点A

  1. 获取新节点记号值
    2.找出需要插入的位置
    1. 如果记号值为链表中最大值(即和尾节点的记号值相等),则取出尾节点的前一个节点作为参考节点
    2. 如果记号值为链表中最大值,则从尾节点开始找,直至找到当前节点下一个节点的记号值为大于 节点A的记号值(即是在链表中找出红框节点B)
      2085252 20201010151241361 1257329753 - 链表-双向非通用链表
    3. 插入节点
      1. 节点A节点A 为需要插入的节点)的下一个指向索引节点
      2. 节点A前一个指向节点B前一个
      3. 节点B的前一个下一个指向节点A
      4. 节点B前一个指向节点A
      5. 设置节点A归属于哪个链表
      6. 链表节点计数值 +1
/**
* @brief  按记号值值插入
* @param 
* @retval 
* @author lzm
*/
void listInsert( list_t * const pxList, listItem_t * const pxNewListItem )
{
    listItem_t *pxIterator;
    const lssLIST_BASE_TYPE xValueOfInsertion = pxNewListItem->xItemValue; // 获取新节点记号值
    
    /* 按顺序寻找 */
    if( xValueOfInsertion == lssLIST_MAX_VALUE )
    {
          pxIterator = pxList->xListEnd.pxPrevious;
    }
    else
    {
          for( pxIterator = ( listItem_t * ) &( pxList->xListEnd ); pxIterator->pxNext->xItemValue <= xValueOfInsertion; pxIterator = pxIterator->pxNext ) /*lint !e826 !e740 The mini list structure is used as the list end to save RAM.  This is checked and valid. */
          {
                /* There is nothing to do here, just iterating to the wanted insertion position. */
          }
    }

    pxNewListItem->pxNext = pxIterator->pxNext;
    pxNewListItem->pxNext->pxPrevious = pxNewListItem;
    pxNewListItem->pxPrevious = pxIterator;
    pxIterator->pxNext = pxNewListItem;

    /* Remember which list the item is in.  This allows fast removal of the
    item later. */
    pxNewListItem->pvContainer = ( void * ) pxList;

    ( pxList->uxNumberOfItems )++;
}

从链表中删除函数

注意:被删除的节点以下称为节点A

  1. 获取链表
  2. 节点A下一个节点前一个指向节点A的前一个节点
  3. 节点A前一个节点下一个指向节点A的下一个节点
  4. 检查链表索引是否指向了节点A
    1. 是:索引更新为指向节点A的前一个节点
    2. 否:跳过
  5. 清空节点A的链表归属
  6. 链表节点计数值 -1
  7. 返回链表节点数
/**
* @brief  从链表中删除节点
* @param 
* @retval 
* @author lzm
*/
uint32_t listRemove( listItem_t * const pxItemToRemove )
{
/* The list item knows which list it is in.  Obtain the list from the list
item. */
    list_t * const pxList = ( list_t * ) pxItemToRemove->pvContainer;

    pxItemToRemove->pxNext->pxPrevious = pxItemToRemove->pxPrevious;
    pxItemToRemove->pxPrevious->pxNext = pxItemToRemove->pxNext;

    /* Make sure the index is left pointing to a valid item. */
    if( pxList->pxIndex == pxItemToRemove )
    {
          pxList->pxIndex = pxItemToRemove->pxPrevious;
    }

    pxItemToRemove->pvContainer = NULL;
    
    ( pxList->uxNumberOfItems )--;

    return pxList->uxNumberOfItems;
}

源码集合

  • 内含
    • 节点及链表结构体
    • 节点初始化函数
    • 链表初始化函数
    • 节点插入函数
    • 删除节点函数
    • 配对挂钩与袜子函数
    • 获取节点信息函数
    • 获取记号值函数
    • 获取第一个节点的节点值函数
    • 获取链表的入口节点函数
    • 获取下一个节点函数
    • 获取链表最后一个节点(尾节点)函数
    • 判断链表是否为空函数
    • 获取链表当前节点总数函数
    • 获取链表索引指向的下一个节点函数
  • 跳转到非通用链表完整C语言源码即可

链表-双向非通用链表

链表-双向非通用链表插图