LVGL源码分析(1)：lv_ll链表的实现

在LVGL中难免需要用到链表：group中的对象需要用链表来存储，这样可以切换对象的焦点；再比如LVGL内部的定时器，多个定时器也是用链表进行存储的。这篇文章就来分析一下LVGL中链表的源码。

1 链表结构体

对于链表来说，肯定有一个头指针和一个尾指针，在LVGL中，链表的数据结构如下：

/** Dummy type to make handling easier*/
typedef uint8_t lv_ll_node_t;

/** Description of a linked list*/
typedef struct {
    uint32_t n_size;
    lv_ll_node_t * head;
    lv_ll_node_t * tail;
} lv_ll_t;

可以看出头尾指针实际上是用一个uint8_t *的指针来保存某个数据的地址。

2 插入元素源码分析

下面以向链表的尾部插入元素为例，来分析一下源码：

2.1 初始化函数

void _lv_ll_init(lv_ll_t * ll_p, uint32_t node_size)
{
    ll_p->head = NULL;
    ll_p->tail = NULL;
    
    /*Round the size up to 4*/
    node_size = (node_size + 3) & (~0x3);

    ll_p->n_size = node_size;
}

初始化函数就是初始化一下链表中单个node的大小，这里还将长度四字节对齐了。

2.2 插入元素

_lv_ll_ins_head用于在链表的最前面插入节点，而_lv_ll_ins_tail用于在链表的最后插入节点。它们的实现基本上一样，这里以_lv_ll_ins_tail为例进行分析。

#define LL_NODE_META_SIZE (sizeof(lv_ll_node_t *) + sizeof(lv_ll_node_t *))

void * _lv_ll_ins_tail(lv_ll_t * ll_p)
{
    lv_ll_node_t * n_new;

    n_new = lv_mem_alloc(ll_p->n_size + LL_NODE_META_SIZE);

    if(n_new != NULL) {
        node_set_next(ll_p, n_new, NULL);       /*No next after the new tail*/
        node_set_prev(ll_p, n_new, ll_p->tail); /*The prev. before new is the old tail*/
        if(ll_p->tail != NULL) {                /*If there is old tail then the new comes after it*/
            node_set_next(ll_p, ll_p->tail, n_new);
        }

        ll_p->tail = n_new;      /*Set the new tail in the dsc.*/
        if(ll_p->head == NULL) { /*If there is no head (1. node) set the head too*/
            ll_p->head = n_new;
        }
    }

    return n_new;
}

首先就是分配一个大小为ll_p->n_size + LL_NODE_META_SIZE大小的内存，也就是刚刚我们设置的每个节点的大小，然后再加上两个用于保存前一个元素和后一个元素的指针。

然后以node_set_prev函数为例，看下代码做了什么事：

#define LL_PREV_P_OFFSET(ll_p) (ll_p->n_size)

static void node_set_prev(lv_ll_t * ll_p, lv_ll_node_t * act, lv_ll_node_t * prev)
{
    if(act == NULL) return; /*Can't set the prev node of `NULL`*/

    uint8_t * act8 = (uint8_t *)act;

    act8 += LL_PREV_P_OFFSET(ll_p);

    lv_ll_node_t ** act_node_p = (lv_ll_node_t **) act8;
    lv_ll_node_t ** prev_node_p = (lv_ll_node_t **) &prev;

    *act_node_p = *prev_node_p;
}

首先 act8 += LL_PREV_P_OFFSET(ll_p)实际上就是act中prev指针的位置，然后将这个指针指向的值赋值为参数中的prev指针。对于node_set_next来说，完成的操作类似，就是更改act中next指针的值。

对于这边使用二维指针，把指针的地址取出来然后再给地址里指向的指针赋值，我觉得完全是多此一举，只需要强制转化act8的类型大小为指针的大小(prev元素的类型)即可，这样不会覆盖掉下一个元素的值。这里可能是为了处理更一般化的情况，比如prev不只是一个指针，可能是一个结构体，结构体里有更多信息，但也不保存结构体的地址，而是保存结构体数据，但这种想法似乎也没有什么意义。

所以对于下面这两行的代码来说，就是把新创建节点的prev指向当前链表的最后一个元素，将next指向NULL，这样就在链表的最后插入了一个元素。

node_set_next(ll_p, n_new, NULL);
node_set_prev(ll_p, n_new, ll_p->tail); 

继续分析代码：

if(ll_p->tail != NULL) {                /*If there is old tail then the new comes after it*/
	node_set_next(ll_p, ll_p->tail, n_new);
}

ll_p->tail = n_new;      /*Set the new tail in the dsc.*/
if(ll_p->head == NULL) { /*If there is no head (1. node) set the head too*/
	ll_p->head = n_new;
}

这表示对于ll_p结构来说，我们知道前面只保存了单个元素的大小，还有头尾指针。所以最开始先判断当前的链表的尾指针是否有值，若有，则将其next指向我们新创建的节点。然后将链表中的尾指针赋值为新节点的地址。如果链表的头也为空的话，表示链表刚刚创建，该节点不仅是头节点也是尾结点。

2.3 插入元素的用法

有了上面插入元素到链表尾部源码的分析，我们来看看实际上是怎么使用_lv_ll_ins_tail函数的。

lv_obj_t ** next = _lv_ll_ins_tail(&ll);
LV_ASSERT_MALLOC(next);
*next = next_node;

前面源码中我们知道，插入的新元素的内存是在_lv_ll_ins_tail中分配的，所以我们先插入，然后判断如果这个内存分配成功的话，我们就可以把插入到末尾的指针的值赋值为我们的节点next_node。

3 总结

实际上LVGL中链表的实现和我们预期的链表数据结构差不多，唯一的不同是这里允许自定义每个节点的大小，然后直接在节点中保存数据，而不是保存指针，这也是一种思路吧。当然，链表的操作不止在尾部插入元素，在lv_ll.c文件中还有获取链表长度、删除节点等函数，如果全部都分析一遍，篇幅就太长了，也是大家熟知的链表，故没有多大的意义。这篇文章的目的就是了解一下LVGL中链表的数据结构，然后以往尾部插入元素为例加深对LVGL中实现的链表的理解。