结构体数组排列_学习RTOS（3）数据结构

在 FreeRTOS 中存在着大量的基础数据结构列表和列表项的操作，列表和列表项是直接从 FreeRTOS 源码注释中的 list 和 list item 翻译过来的，其实就是对应我们 C 语言当中的链表和节点，在后续的讲解，我们说的链表就是列表，节点就是列表项。

l C 语言链表

链表作为 C 语言中一种基础的数据结构，在平时写程序的时候用的并不多，但在操作系统里面使用的非常多。链表由节点组成，节点与节点之间首尾相连。链表的节点本身不能存储太多东西，或者说链表的节点本来就不是用来存储大量数据的，链表分为单向链表和双向链表，单向链表很少用，使用最多的还是双向链表。

u 单向链表

节点本身必须包含一个节点指针，用于指向后一个节点，除了这个节点指针是必须有的之外，节点本身还可以携带一些私有信息。

在代码清单 6-1 除了 struct node *next 这个节点指针之外，剩下的成员都可以理解为节点携带的数据，但是这种方法很少用。通常的做法是节点里面只包含一个用于指向下一个节点的指针。要通过链表存储的数据内嵌一个节点即可，这些要存储的数据通过这个内嵌的节点即可挂接到链表中。

u 双向链表

双向链表与单向链表的区别就是节点中有两个节点指针，分别指向前后两个节点，其它完全一样。

在 C 语言中，链表与数组确实很像。

链表是通过节点把离散的数据链接成一个表，通过对节点的插入和删除操作从而实现对数据的存取。而数组是通过开辟一段连续的内存来存储数据，这是数组和链表最大的区别。数组的每个成员对应链表的节点，成员和节点的数据类型可以是标准的 C 类型或者是用户自定义的结构体。数组有起始地址和结束地址，而链表是一个圈，没有头和尾之分，但是为了方便节点的插入和删除操作会人为的规定一个根节点。

l FreeRTOS 中链表的实现

FreeRTOS 中与链表相关的操作均在 list.h 和 list.c 这两个文件中实现， list.h 第一次使用需要在 include 文件夹下面新建然后添加到工程 freertos/source 这个组文件， list.c 第一次使用需要在 freertos 文件夹下面新建然后添加到工程 freertos/source 这个组文件。

Ø 定义链表节点数据结构

链表节点的数据结构在 list.h 中定义

代码清单 6-3(1)：一个辅助值，用于帮助节点做顺序排列。该辅助值的数据类型为TickType_t，在 FreeRTOS 中，凡是涉及到数据类型的地方， FreeRTOS 都会将标准的 C 数据类型用 typedef 重新取一个类型名。这些经过重定义的数据类型放在 portmacro.h( portmacro.h 第一次使用需要在 include 文件夹下面新建然后添加到工程 freertos/source 这个组文件)这个头文件，具体见代码清单 6-4。代码清单 6-4 中除了 TickType_t 外，其它数据类型重定义是本章后面内容需要使用到，这里统一贴出来，后面将不再赘述。

TickType_t 具体表示 16 位还是 32 位，由configUSE_16_BIT_TICKS 这个宏决定，当该宏定义为 1 时， TickType_t 为 16 位，否则为32 位。该宏在 FreeRTOSConfig.h( FreeRTOSConfig.h 第一次使用需要在 include 文件夹下面新建然后添加到工程 freertos/source 这个组文件) 中默认定义为 0

代码清单 6-3(2)：用于指向链表下一个节点。

代码清单 6-3(3)：用于指向链表前一个节点。

代码清单 6-3(4)：用于指向该节点的拥有者，即该节点内嵌在哪个数据结构中，属于哪个数据结构的一个成员。代码清单 6-3(5)：用于指向该节点所在的链表，通常指向链表的根节点。代码清单 6-3(6)：节点数据类型重定义。

Ø 链表节点初始化

链表节点初始化函数在 list.c 中实现。

代码清单 6-6(1)：链表节点 ListItem_t 总共有 5 个成员，但是初始化的时候只需将pvContainer 初始化为空即可，表示该节点还没有插入到任何链表。

Ø 定义链表根节点数据结构

链表根节点的数据结构在 list.h 中定义。

代码清单 6-7(1)：链表节点计数器，用于表示该链表下有多少个节点，根节点除外。代码清单 6-7(2)：链表节点索引指针，用于遍历节点。代码清单 6-7(3)：链表最后一个节点。我们知道，链表是首尾相连的，是一个圈，首就是尾，尾就是首，这里从字面上理解就是链表的最后一个节点，实际也就是链表的第一个节点，我们称之为生产者。该生产者的数据类型是一个精简的节点，也在 list.h 中定义。

Ø 链表根节点初始化

链表节点初始化函数在 list.c 中实现。

代码清单 6-10 (1)：将链表索引指针指向最后一个节点，即第一个节点，或者第零个节点更准确，因为这个节点不会算入节点计数器的值。代码清单 6-10 (2)：将链表最后(也可以理解为第一) 一个节点的辅助排序的值设置为最大，确保该节点就是链表的最后节点(也可以理解为第一)。代码清单 6-10 (3)：将最后一个节点(也可以理解为第一) 的 pxNext 和 pxPrevious 指针均指向节点自身，表示链表为空。代码清单 6-10 (4)：初始化链表节点计数器的值为 0，表示链表为空。

Ø 将节点插入到链表的尾部

将节点插入到链表的尾部(可以理解为头部) 就是将一个新的节点插入到一个空的链表。

Ø 将节点按照升序排列插入到链表

将节点按照升序排列插入到链表，如果有两个节点的值相同，则新节点在旧节点的后面插入。

代码清单 6-12(1)：获取节点的排序辅助值。代码清单 6-12(2)：根据节点的排序辅助值，找到节点要插入的位置，按照升序排列。代码清单 6-12(3)：按照升序排列，将节点插入到链表。假设将一个节点排序辅助值是 2 的节点插入到有两个节点的链表中，这两个现有的节点的排序辅助值分别是 1 和 3，那么插入过程的示意图具体见图6-11。