Chinaunix首页 | 论坛 | 博客
  • 博客访问: 526194
  • 博文数量: 55
  • 博客积分: 1520
  • 博客等级: 上尉
  • 技术积分: 661
  • 用 户 组: 普通用户
  • 注册时间: 2009-04-19 22:01
文章存档

2013年(1)

2012年(1)

2011年(7)

2010年(16)

2009年(30)

我的朋友

分类: C/C++

2012-02-27 22:08:23

引子

模块中用到队列,先自己实现了一个:
//队列所要包含的元素类型(简化)
typedef struct packet_s
{
    int data;
    struct packet_s *next;  //链表方式链接各个元素结点
} packet_t;
//队列类型
typedef struct
{
    struct packet_s *first; //指向第一个元素结点
    struct packet_s *tail;  //指向最后一个元素结点
} packetQueue_t;
//队列定义
 packetQueue_t packetQueue;
//队列访问接口,实现都比较简单,修改指针就行。略。
void packetQueue_init(packetQueue_t *pktQueue); //队列初始化
void packetQueue_push(packetQueue_t *pktQueue, packet_t *pkt); //入队
packet_t packetQueue_pop(packetQueue_t *pktQueue); //出队
上面的队列用起来还顺手,不过,没过多久模块需要加入新功能。新功能需要用到新的元素类型及队列,但由于元素类型不同,上面的队列访问函数代码不能重用。重新针对新元素重复实现队列不是好的软件工程实践。
那么,存在能容纳各种元素类型的队列吗?如果使用C++的话,STL中的queue能做到,因为C++有模版。但对于C语言来说,就需要使用宏的技巧。最 近也在看libevent的源码,刚好发现它里面的队列实现完全采用宏,队列操作代码能够重用。有牛人的代码在,那就好办了。下面就解析下 libevent中队列的接口和实现,记录下来以备项目中使用。

libevent中的队列代码其实用的是OpenBSD内核源码中的queue.h。Linux(/usr/include/sys)也有这个文件,使用man queue能了解queue.h中接口如何使用。不过相对于libevent中的queue.h,linux下的queue.h有些接口没有,man queue也就看不到。所以下面简述libevent的queue.h。

接口

先通过样例体会下queue.h中队列的接口的使用,详细的接口参考queue.h文件。在下面的附录也列出了queue.h中关于队列的代码。
#include
#include

#include "queue.h" 

//struct element要放入队列,就在其定义中加入
//TAILQ_ENTRY(element) entries;
typedef struct element_s {
    int data;

    TAILQ_ENTRY(element_s) entries;
} element_t;

int main()
{
    element_t *p = NULL;
    element_t *q = NULL;
    element_t *curr = NULL;
   
    //定义队列
    TAILQ_HEAD(queue_s, element_s) queueHead;

    //队列初始化
    TAILQ_INIT(&queueHead);
    
    //尾部插入,入队
    p = malloc(sizeof(element_t));
    p->data = 1;
    TAILQ_INSERT_TAIL(&queueHead, p, entries); 

    q = malloc(sizeof(element_t));
    q->data = 2;
    TAILQ_INSERT_TAIL(&queueHead, q, entries);

    //遍历队列,输出数据
    TAILQ_FOREACH(curr, &queueHead, entries) {
        printf("%d\n", curr->data);
    }   

    //从头部删除,出队
    p = TAILQ_FIRST(&queueHead);
    TAILQ_REMOVE(&queueHead, p, entries);

    //输出队列尾部元素
    p = TAILQ_LAST(&queueHead, queue_s) {
    printf("%d\n", p->data);

    exit(EXIT_SUCCESS);
}

下面看看上面的宏是如何实现的。

实现

先看加入元素结构体定义中的TAILQ_ENTRY,它的作用是在元素中加入两个指针,链接上前后两个元素。
#define TAILQ_ENTRY(type)             \
struct {                              \
     struct type *tqe_next;  \  
     struct type **tqe_prev; \  
                                
}
注意的地方是:第二个元素是指针的指针。这与一般数据结构书中的惯例不同。一般数据结构书中第二个元素是指针,不是指针的指针。使用指针的指针很巧妙,到TAILQ_INSERT_TAIL代码时说明为什么这么设计。

TAILQ_HEAD和TAILQ_INIT的实现比较简单,前者定义了由两个指针组成的结构体(即队列类型),后者初始化。
#define TAILQ_HEAD(name, type)                \
struct name {                                 \
    struct type *tqh_first;       \
    struct type **tqh_last;       \  
}
#define TAILQ_INIT(head) do {                 \  
     (head)->tqh_first= NULL;                 \
     (head)->tqh_last= &(head)->tqh_first;\
} while (0)

TAILQ_INSERT_TAIL的作用是在队列的尾部插入元素,其实现代码:
#define TAILQ_INSERT_TAIL(head,elm, field) do {                     \
        (elm)->field.tqe_next= NULL;                                \
        (elm)->field.tqe_prev= (head)->tqh_last;                    \
        *(head)->tqh_last= (elm);                                   \
        (head)->tqh_last= &(elm)->field.tqe_next;                   \
} while (0)
上面代码没有任何if判断操作,这就体现出TAILQ_ENTRY和TAIL_HEAD中第二个字段使用指针的指针的作用了。假如像一般数据结构书的惯例 一样,都使用指针。因为队列头结点与队列元素结点的类型不同,那么对于队列中第一个元素结点的prev指针就要设为NULL,以及队列类型中的last赋 值为NULL表示空队列。如果这么设计,实现队列尾部插入时就肯定有个if判断操作,也就是类似于如下代码:
#define TAILQ_INSERT_TAIL(head,elm, field) do {     \
    (elm)->field.tqe_next= NULL;                    \
    (elm)->field.tqe_prev= (head)->tqh_last;        \
    if((head)->tqh_last == NULL) \
      (head)->tqh_first = elem;  \
    else                                            \
      (head)->tqh_last->next =elem;                 \
} while (0)
对于最基本的数据结构中的最经常用到的尾部插入操作(入队)而言,使用没有if判断的实现代码效率高一些。
可以比较体会下严蔚敏的《数据结构》中的队列的实现,它之中使用了一个多余的元素头结点,也使得入队的操作没有if判断操作。

TAILQ_INSERT_HEAD的作用是在队列的第一个元素前插入新元素,其实现如下,比较简单,无非是指针的操作。
#define TAILQ_INSERT_HEAD(head,elm, field) do {                     \
        if(((elm)->field.tqe_next = (head)->tqh_first) != NULL)     \
               (head)->tqh_first->field.tqe_prev=                    \
                   &(elm)->field.tqe_next;                         \
        else                                                      \
               (head)->tqh_last= &(elm)->field.tqe_next;           \
        (head)->tqh_first= (elm);                               \
        (elm)->field.tqe_prev= &(head)->tqh_first;             \
} while (0)
 
TAILQ_FOREACH和TAILQ_FIRST的实现代码略。详细的看下面的附录中的代码,比较简单
 
TAILQ_LAST的作用是计算出队列最后一个元素的地址,它的实现就有点难懂了,用到了TAILQ_ENTRY和TAILQ_HEAD内存布局一样的知识点:
#define TAILQ_LAST(head,headname)  \  
        (*(((struct headname *)((head)->tqh_last))->tqh_last))           
队列中的tqh_last字段的值是队列最后一个元素的tqe_next的地址,不是最后一个元素的地址。怎么计算出最后一个元素的地址呢? (structheadname *)(head)->tqh_last获得最后一个元素的tqe_next的地址,并强制转换成队列指针类型,再对其用->tqh_last 就相当于获得了最后一个元素的tqe_prev地址(因为TAILQ_ENTRY和TAILQ_HEAD内存布局一样),然后解引用就得到了最后一个元素 的地址。很巧妙!
 
其它接口的实现请看queue.h文件,略。有了上面的知识,就很简单了。

总结

开源软件中有很多相当好的代码,特别是一些基本数据结构都有比较高效的实现。有时间要多看和体会,用到自己的代码中,能帮助提高开发效率。

附录

queue.h文件中tailqueue相关代码如下。完整的queue.h代码可以先下载libevent库代码,然后在其compat/sys目录下找到。
#define TAILQ_HEAD(name, type)                                       \
struct name {                                                                           \
        structtype *tqh_first;                             \
        structtype **tqh_last;                       \
}
 
#defineTAILQ_HEAD_INITIALIZER(head)                                 \
        {NULL, &(head).tqh_first }
 
#define TAILQ_ENTRY(type)                                            \
struct {                                                                        \
        structtype *tqe_next;                    \
        structtype **tqe_prev;         \
}
 
#define TAILQ_FIRST(head)              ((head)->tqh_first)
#define TAILQ_END(head)                NULL
#define TAILQ_NEXT(elm, field)         ((elm)->field.tqe_next)
#define TAILQ_LAST(head,headname)                                   \
        (*(((structheadname *)((head)->tqh_last))->tqh_last))
#define TAILQ_PREV(elm, headname,field)                             \
        (*(((structheadname *)((elm)->field.tqe_prev))->tqh_last))
#define TAILQ_EMPTY(head)                                            \
        (TAILQ_FIRST(head)== TAILQ_END(head))
 
#define TAILQ_FOREACH(var, head,field)                                     \
        for((var)= TAILQ_FIRST(head);                               \
            (var) != TAILQ_END(head);                                \
            (var) = TAILQ_NEXT(var, field))
 
#defineTAILQ_FOREACH_REVERSE(var, head, headname, field)            \
        for((var)= TAILQ_LAST(head, headname);                              \
            (var) != TAILQ_END(head);                                \
            (var) = TAILQ_PREV(var, headname, field))
 
#define TAILQ_INIT(head) do {                                        \
        (head)->tqh_first= NULL;                                    \
        (head)->tqh_last= &(head)->tqh_first;                               \
} while (0)
 
#define TAILQ_INSERT_HEAD(head,elm, field) do {                     \
        if(((elm)->field.tqe_next = (head)->tqh_first) != NULL)     \
               (head)->tqh_first->field.tqe_prev=                   \
                   &(elm)->field.tqe_next;                           \
        else                                                         \
               (head)->tqh_last= &(elm)->field.tqe_next;            \
        (head)->tqh_first= (elm);                                   \
        (elm)->field.tqe_prev= &(head)->tqh_first;                  \
} while (0)
 
#define TAILQ_INSERT_TAIL(head,elm, field) do {                     \
        (elm)->field.tqe_next= NULL;                                \
        (elm)->field.tqe_prev= (head)->tqh_last;                    \
        *(head)->tqh_last= (elm);                                   \
        (head)->tqh_last= &(elm)->field.tqe_next;                   \
} while (0)
 
#define TAILQ_INSERT_AFTER(head,listelm, elm, field) do {           \
        if(((elm)->field.tqe_next = (listelm)->field.tqe_next) != NULL)\
               (elm)->field.tqe_next->field.tqe_prev=                      \
                   &(elm)->field.tqe_next;                           \
        else                                                         \
               (head)->tqh_last= &(elm)->field.tqe_next;            \
        (listelm)->field.tqe_next= (elm);                           \
        (elm)->field.tqe_prev= &(listelm)->field.tqe_next;          \
} while (0)
 
#define TAILQ_INSERT_BEFORE(listelm, elm, field) do {                \
        (elm)->field.tqe_prev= (listelm)->field.tqe_prev;           \
        (elm)->field.tqe_next= (listelm);                           \
        *(listelm)->field.tqe_prev= (elm);                          \
        (listelm)->field.tqe_prev= &(elm)->field.tqe_next;          \
} while (0)
 
#define TAILQ_REMOVE(head, elm,field) do {                          \
        if(((elm)->field.tqe_next) != NULL)                         \
               (elm)->field.tqe_next->field.tqe_prev=                      \
                   (elm)->field.tqe_prev;                            \
        else                                                          \
               (head)->tqh_last= (elm)->field.tqe_prev;             \
        *(elm)->field.tqe_prev= (elm)->field.tqe_next;                      \
} while (0)
 
#define TAILQ_REPLACE(head, elm,elm2, field) do {                   \
        if(((elm2)->field.tqe_next = (elm)->field.tqe_next) != NULL)        \
               (elm2)->field.tqe_next->field.tqe_prev=              \
                   &(elm2)->field.tqe_next;                          \
        else                                                         \
               (head)->tqh_last= &(elm2)->field.tqe_next;           \
        (elm2)->field.tqe_prev= (elm)->field.tqe_prev;                      \
        *(elm2)->field.tqe_prev= (elm2);                            \
} while (0)


转载自:http://blog.sina.com.cn/s/blog_603e7371010120ck.html
阅读(9351) | 评论(0) | 转发(1) |
0

上一篇:apache出现Forbidden的可能情况之一

下一篇:没有了

给主人留下些什么吧!~~