01 C语言使用链表实现队列（Queue、FIFO）模块
01 C语言使用链表实现队列（Queue、FIFO）模块
| 作者 | 将狼才鲸 |
|---|---|
| 创建日期 | 2023-03-08 |
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Gitee源码仓库地址：C语言使用链表实现队列（Queue、FIFO）模块
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Linux原生的队列KFIFO一次只能操作一个队列，操作变长元素时，判断队列里元素个数不容易，在复杂场景下使用不方便；消息队列msgbuf的实现又太复杂，所以自行实现FIFO队列（queue）。
- 运行结果：
jim@DESKTOP-SVP3BEM MINGW64 /d/1_git/many-repositories/26_队列_缓存 (develop)
$ make
gcc -o demo queue_test.c queue.c
jim@DESKTOP-SVP3BEM MINGW64 /d/1_git/many-repositories/26_队列_缓存 (develop)
$ make run
./demo
put:
0
1
2
3
4
5
6
7
get:
0: 0
1: 1
2: 2
3: 3
4: 4
5: 5
6: 6
7: 7
jim@DESKTOP-SVP3BEM MINGW64 /d/1_git/many-repositories/26_队列_缓存 (develop)
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源码展示：
-
Makefile:
default:
gcc -o demo queue_test.c queue.c
run:
./demo
clean:
rm demo
- queue_test.c
#include "queue.h"
#include - queue.h
/******************************************************************************
* \brief 队列（FIFO、Queue、缓存）的实现
* \details 不能单独使用，不包含实际的缓存数据，需要和上层结构体结合在一起使用
* \remarks Linux原生的队列kfifo一次只能操作一个队列，操作变长元素时，判断队列里
* 元素个数不容易，在复杂场景下使用不方便；消息队列msgbuf的实现又太复杂，
* 所以在这里自行实现FIFO队列（queue）模块
* \author 将狼才鲸
* \date 2023-03-08
******************************************************************************/
#ifndef _QUEUE_H_
#define _QUEUE_H_
#include "list.h"
#include - queue.c
#include "queue.h"
#include "util_errno.h"
/**
* \brief 初始化队列入口，这时候整个队列是空的
*/
void queue_entry_init(queue_entry_t *pqe)
{
if (!pqe)
return;
queue_lock_init(&(pqe->lock));
queue_lock(&(pqe->lock));
for (int i = 0; i < QUEUE_MEMBER_MAX; i++) {
init_list_head(&(pqe->lists[i]));
}
queue_unlock(&(pqe->lock));
}
/**
* \brief 初始化一个队列中的元素
*/
void queue_init(queue_t *pq)
{
if (!pq)
return;
init_list_head(&(pq->node));
pq->queue_entry = NULL;
}
/**
* \brief 将队列元素释放到其它队列或自己队列的已使用入口或已释放入口
* \param line: QUEUE_USED or QUEUE_FREE
*/
int queue_put(queue_entry_t *pqe, queue_t *pq, int line)
{
list_head_t *node, *head;
if (!pq || line >= QUEUE_MEMBER_MAX)
return -EPERM;
if (!pqe)
pqe = pq->queue_entry;
if (!pqe)
return -EPERM;
queue_lock(&(pqe->lock));
node = &(pq->node); /* 当前队列节点 */
head = &(pqe->lists[line]); /* 队列中要要获取或者释放的入口 */
list_del_init(node); /* 删除node原来的链表，并重新初始化node这个链表 */
list_add_tail(node, head); /* 加到链表尾，先入先出 */
queue_unlock(&(pqe->lock));
return 0;
}
/**
* \brief 从队列入口的已使用入口或已释放入口获取一个队列元素
* \param line: QUEUE_USED or QUEUE_FREE
*/
queue_t *queue_get(queue_entry_t *pqe, int line)
{
queue_t *pq;
list_head_t *node, *head;
if (!pqe || line >= QUEUE_MEMBER_MAX)
return NULL;
queue_lock(&(pqe->lock));
head = &(pqe->lists[line]); /* 队列中要要获取或者释放的入口 */
pq = NULL;
if (!list_empty_careful(head)) {
pq = list_first_entry(head, queue_t, node); /* 获取队列的第一个元素 */
node = &(pq->node);
list_del_init(node); /* 销毁该元素 */
}
queue_unlock(&(pqe->lock));
return pq;
}
/**
* \brief 预览已使用或者已释放队列中的第一个元素
* \details 该元素预览后不会被弹出
* \param line: QUEUE_USED or QUEUE_FREE
*/
queue_t *queue_peek(queue_entry_t *pqe, int line)
{
queue_t *pq;
list_head_t *head;
if (!pqe || line >= QUEUE_MEMBER_MAX)
return NULL;
queue_lock(&(pqe->lock));
head = &(pqe->lists[line]); /* 队列中要要获取或者释放的入口 */
pq = NULL;
if (!list_empty_careful(head)) {
pq = list_first_entry(head, queue_t, node); /* 获取队列的第一个元素 */
}
queue_unlock(&(pqe->lock));
return pq;
}
/**
* \brief 获取已使用或者已释放队列中剩余的元素个数
* \param line: QUEUE_USED or QUEUE_FREE
*/
int queue_count(queue_entry_t *pqe, int line)
{
int count = 0;
list_head_t *node, *n, *head;
if (!pqe || line >= QUEUE_MEMBER_MAX)
return -EPERM;
queue_lock(&(pqe->lock));
head = &(pqe->lists[line]); /* 队列中要要获取或者释放的入口 */
if (!list_empty_careful(head)) {
list_for_each_safe(node, n, head) {
count++;
}
}
queue_unlock(&(pqe->lock));
return count;
}
- list.h
/******************************************************************************
* \brief 双向链表（不直接包含数据）
* \details 约定链表入口地址本身是尾(最后弹出)地址，head->next是头(最先弹出)地址；
* 链表入口地址本身是无效的节点，即使弹出所有的节点，也只弹到入口之前
* 的节点为止；
* 一个双向链表实际上就是一个最简单的FIFO，就一个先进先出功能
* \note File format: UTF-8，中文编码：UTF-8；
* 本链表不包含具体的数据，数据须在包含本链表成员的上层结构体中进行操作，
* 也就是说本链表不能单独使用，必须和上层模块联用；
* 本模块当前必须在gcc中才能编译通过，在msvc中不行，要想在Windows中使用
* 需要去除typeof关键字，并在参数中增加一个变量；
* \remarks 基于linux_6.1-rc4\scripts\kconfig\list.h，
* 该源文件是从include\linux\list.h简化而来；
* Linux kernel源码中其它可供参考的链表还有：
* linux_6.1-rc4\scripts\kconfig\list.h 最好用
* linux_6.1-rc4\tools\usb\usbip\libsrc\list.h 可用
* linux_6.1-rc4\scripts\mod\list.h 可用
* linux_6.1-rc4\tools\firewire\list.h 另一种写法
* linux_6.1-rc4\tools\include\linux\list.h 太全
* linux_6.1-rc4\include\linux\list.h 最全
* \author 中文注释：将狼才鲸
* \date 2023-03-05
******************************************************************************/
#ifndef LIST_H
#define LIST_H
#include - util_errno.h
/******************************************************************************
* \brief 错误码
* \note 基于linux_6.1-rc4\include\uapi\asm-generic\errno-base.h
* linux_6.1-rc4\tools\arch\alpha\include\uapi\asm\errno.h
* linux_6.1-rc4\include\linux\errno.h
* \author 中文注释：将狼才鲸
* \date 2023-03-04
******************************************************************************/
#ifndef _UTIL_ERRNO_H_
#define _UTIL_ERRNO_H_
/*********************************** 宏定义 ***********************************/
#define EPERM 1 /* 操作不允许 */
#define ENOENT 2 /* 没有此文件或目录 */
#define ESRCH 3 /* 进程不存在 */
#define EINTR 4 /* 系统调用被中断，Interrupted system call */
#define EIO 5 /* 读写错误，I/O error */
#define ENXIO 6 /* 没有此设备或地址 */
#define E2BIG 7 /* 参数列表太长 */
#define ENOEXEC 8 /* 执行格式错误，Exec format error */
#define EBADF 9 /* 错误的文件号，Bad file number */
#define ECHILD 10 /* 没有该子进程，No child processes */
#define ENOMEM 12 /* 内存不足，Out of memory */
#define EACCES 13 /* 没有权限 */
#define EFAULT 14 /* 非法地址，Bad address */
#define ENOTBLK 15 /* 没有块设备，Block device required */
#define EBUSY 16 /* 设备或资源忙，Device or resource busy */
#define EEXIST 17 /* 文件已存在，File exists */
#define EXDEV 18 /* 链接不在同一个设备，Cross-device link */
#define ENODEV 19 /* 无此设备，No such device */
#define ENOTDIR 20 /* 不是文件夹，Not a directory */
#define EISDIR 21 /* 是文件夹，Is a directory */
#define EINVAL 22 /* 参数非法，Invalid argument */
#define ENFILE 23 /* 文件表溢出，File table overflow */
#define EMFILE 24 /* 文件打开太多，Too many open files */
#define ENOTTY 25 /* 不是字符设备，Not a typewriter */
#define ETXTBSY 26 /* 文本文件忙，Text file busy */
#define EFBIG 27 /* 文件太大，File too large */
#define ENOSPC 28 /* 设备空间不足，No space left on device */
#define ESPIPE 29 /* 非法跳转，Illegal seek */
#define EROFS 30 /* 文件系统只读，Read-only file system */
#define EMLINK 31 /* 链接太多，Too many links */
#define EPIPE 32 /* 管道损坏，Broken pipe */
#define EDOM 33 /* 参数超出函数范围，Math argument out of domain of func */
#define ERANGE 34 /* 结果不能表示，超出范围 */
#define EAGAIN 35 /* 请重试，Try again */
#define EWOULDBLOCK EAGAIN /* 操作被阻塞，Operation would block */
#define EINPROGRESS 36 /* 操作正在处理中，Operation now in progress */
#define EALREADY 37 /* 操作已就绪，Operation already in progress */
#define ENOTSOCK 38 /* Socket operation on non-socket */
#define EDESTADDRREQ 39 /* 需要目的地址，Destination address required */
#define EMSGSIZE 40 /* 消息太长，Message too long */
#define EPROTOTYPE 41 /* 协议类型错误，Protocol wrong type for socket */
#define ENOPROTOOPT 42 /* 协议不可用，Protocol not available */
#define EPROTONOSUPPORT 43 /* 协议不支持，Protocol not supported */
#define ESOCKTNOSUPPORT 44 /* Socket类型不支持，Socket type not supported */
#define EOPNOTSUPP 45 /* 在该传输端点上操作不支持，Operation not supported on transport endpoint */
#define EPFNOSUPPORT 46 /* 协议族不支持，Protocol family not supported */
#define EAFNOSUPPORT 47 /* 地址族不支持，Address family not supported by protocol */
#define EADDRINUSE 48 /* 地址已在使用，Address already in use */
#define EADDRNOTAVAIL 49 /* 所请求的地址无法分配，Cannot assign requested address */
#define ENETDOWN 50 /* 网络已断开，Network is down */
#define ENETUNREACH 51 /* 网络无法访问，Network is unreachable */
#define ENETRESET 52 /* 因为复位导致网络连接中断，Network dropped connection because of reset */
#define ECONNABORTED 53 /* 连接中止，Software caused connection abort */
#define ECONNRESET 54 /* 连接复位，Connection reset by peer */
#define ENOBUFS 55 /* 没有可用的缓存，No buffer space available */
#define EISCONN 56 /* 传输端点已连接，Transport endpoint is already connected */
#define ENOTCONN 57 /* 传输端点未连接，Transport endpoint is not connected */
#define ESHUTDOWN 58 /* 传输端点关闭后无法发送，Cannot send after transport endpoint shutdown */
#define ETOOMANYREFS 59 /* 引用太多无法拼接，Too many references: cannot splice */
#define ETIMEDOUT 60 /* 连接超时，Connection timed out */
#define ECONNREFUSED 61 /* 连接被拒绝，Connection refused */
#define ELOOP 62 /* 符号连接冲突太多 */
#define ENAMETOOLONG 63 /* 文件名太长，File name too long */
#define EHOSTDOWN 64 /* 主机已关闭，Host is down */
#define EHOSTUNREACH 65 /* 主机无路由，No route to host */
#define ENOTEMPTY 66 /* 文件夹非空，Directory not empty */
#define EUSERS 68 /* 用户太多，Too many users */
#define EDQUOT 69 /* 超出界限，Quota exceeded */
#define ESTALE 70 /* 旧的文件句柄，Stale file handle */
#define EREMOTE 71 /* 目标已移除，Object is remote */
#define ENOLCK 77 /* 没有可用的锁，No record locks available */
#define ENOSYS 78 /* 函数未实现 */
#define ENOMSG 80 /* 没有所需类型的消息，No message of desired type */
#define EIDRM 81 /* 标识符已删除，Identifier removed */
#define ENOSR 82 /* 没有流资源，Out of streams resources */
#define ETIME 83 /* 定时器超时，Timer expired */
#define EBADMSG 84 /* 不是数据消息 */
#define EPROTO 85 /* 协议错误，Protocol error */
#define ENODATA 86 /* 没有可用的数据，No data available */
#define ENOSTR 87 /* 不是流设备，Device not a stream */
#define ENOPKG 92 /* 包未安装，Package not installed */
#define EILSEQ 116 /* 字节序列非法Illegal byte sequence */
#define ECHRNG 88 /* 通道号超出范围，Channel number out of range */
#define EL2NSYNC 89 /* 级别2未同步，Level 2 not synchronized */
#define EL3HLT 90 /* 级别3中止，Level 3 halted */
#define EL3RST 91 /* 级别3复位，Level 3 reset */
#define ELNRNG 93 /* 链接号超出范围，Link number out of range */
#define EUNATCH 94 /* 协议驱动未附加，Protocol driver not attached */
#define ENOCSI 95 /* CSI结构不可用，No CSI structure available */
#define EL2HLT 96 /* 级别2中止，Level 2 halted */
#define EBADE 97 /* 无效的交换 */
#define EBADR 98 /* 无效的请求描述符 */
#define EXFULL 99 /* 交换已满，Exchange full */
#define ENOANO 100 /* 没有正极，No anode */
#define EBADRQC 101 /* 请求码无效，Invalid request code */
#define EBADSLT 102 /* Invalid slot */
#define EDEADLK 11 /* 将发生资源死锁，Resource deadlock would occur */
#define EDEADLOCK EDEADLK /* 发生死锁 */
#define EBFONT 104 /* 字库文件格式错误，Bad font file format */
#define ENONET 105 /* 设备未联网，Machine is not on the network */
#define ENOLINK 106 /* 链路已断，Link has been severed */
#define EADV 107 /* 广播错误，Advertise error */
#define ESRMNT 108 /* 挂载错误，Srmount error */
#define ECOMM 109 /* 发送时通信错误，Communication error on send */
#define EMULTIHOP 110 /* 尝试多跳，Multihop attempted */
#define EDOTDOT 111 /* RFS specific error */
#define EOVERFLOW 112 /* 参数溢出，对于已定义的数据类型来说值太大 */
#define ENOTUNIQ 113 /* 名称在网络上不唯一，Name not unique on network */
#define EBADFD 114 /* 文件描述符处于非法状态，File descriptor in bad state */
#define EREMCHG 115 /* 远端地址已改变，Remote address changed */
#define EUCLEAN 117 /* 结构需要清理，Structure needs cleaning */
#define ENOTNAM 118 /* 不是由XENIX命名的类型文件，Not a XENIX named type file */
#define ENAVAIL 119 /* 没有可用的XENIX信号量，No XENIX semaphores available */
#define EISNAM 120 /* 是一个已命名的文件，Is a named type file */
#define EREMOTEIO 121 /* 远端读写错误，Remote I/O error */
#define ELIBACC 122 /* 无法访问所需的共享库，Can not access a needed shared library */
#define ELIBBAD 123 /* 访问的共享库已损坏，Accessing a corrupted shared library */
#define ELIBSCN 124 /* a.out中的.lib部分已损坏，.lib section in a.out corrupted */
#define ELIBMAX 125 /* 试图链接的共享库太多，Attempting to link in too many shared libraries */
#define ELIBEXEC 126 /* 不能直接运行共享库，Cannot exec a shared library directly */
#define ERESTART 127 /* 应重新启动已中断的系统调用，Interrupted system call should be restarted */
#define ESTRPIPE 128 /* 流管道错误，Streams pipe error */
#define ENOMEDIUM 129 /* 找不到介质，No medium found */
#define EMEDIUMTYPE 130 /* 错误的介质类型，Wrong medium type */
#define ECANCELED 131 /* 操作已取消，Operation Cancelled */
#define ENOKEY 132 /* 所需键值不可用，Required key not available */
#define EKEYEXPIRED 133 /* 密钥已过期，Key has expired */
#define EKEYREVOKED 134 /* 密钥已吊销，Key has been revoked */
#define EKEYREJECTED 135 /* 密钥被服务拒绝，Key was rejected by service */
#define EOWNERDEAD 136 /* 拥有者已注销，Owner died */
#define ENOTRECOVERABLE 137 /* 状态不可恢复，State not recoverable */
#define ERFKILL 138 /* Operation not possible due to RF-kill */
#define EHWPOISON 139 /* 内存页硬件错误，Memory page has hardware error */
#define ERESTARTSYS 512 /* 系统重启 */
#define ERESTARTNOINTR 513 /* 无中断的系统重启 */
#define ERESTARTNOHAND 514 /* 无处理句柄的重启，restart if no handler.. */
#define ENOIOCTLCMD 515 /* 命令不存在，No ioctl command */
#define ERESTART_RESTARTBLOCK 516 /* 系统调用的重启，restart by calling sys_restart_syscall */
#define EPROBE_DEFER 517 /* 驱动需要重新探测，Driver requests probe retry */
#define EOPENSTALE 518 /* 打开时发现了一个旧入口，open found a stale dentry */
#define ENOPARAM 519 /* 参数不支持，Parameter not supported */
#define EBADHANDLE 521 /* 非法的NFS文件句柄，Illegal NFS file handle */
#define ENOTSYNC 522 /* 更新同步不匹配，Update synchronization mismatch */
#define EBADCOOKIE 523 /* Cookie太陈旧，Cookie is stale */
#define ENOTSUPP 524 /* 操作不支持，Operation is not supported */
#define ETOOSMALL 525 /* 缓存或请求太小，Buffer or request is too small */
#define ESERVERFAULT 526 /* 无法翻译，An untranslatable error occurred */
#define EBADTYPE 527 /* 服务器不支持的类型，Type not supported by server */
#define EJUKEBOX 528 /* 请求超时，Request initiated, but will not complete before timeout */
#define EIOCBQUEUED 529 /* io回调已推入队列，将得到完成标志，iocb queued, will get completion event */
#define ERECALLCONFLICT 530 /* 回调状态冲突，conflict with recalled state */
#define ENOGRACE 531 /* 拒绝取回NFS文件锁，NFS file lock reclaim refused */
#endif /* _UTIL_ERRNO_H_ */
/*********************************** 文件尾 ***********************************/