一、简而言之
在百度百科里面摘取了一段关于队列(queue)的介绍：
队列是一种特殊的线性表，特殊之处在于它只允许在表的前端(front)进行删除操作，而在表的后端(rear)进行插入操作，和栈一样，队列是一种操作受限制的线性表。
二、一般而言
这里是对就一般而言， 队列的结构，操作方法等的表述。
2.1 结构
以下为队列的结构示意图
2.2 实现分类
一般来说，队列有两类实现方式：
数组实现：暂时将其称为有限队列，根据创建队列是传入的size，创建相应size的数组来作为队列的载体，一般都会以循环的方式利用数组，也可看作循环队列。
优点：预先分配好内存，在入队和出队过程中不会重新分配内存，有一定时间上的优势。
缺点：因必须预先分配好内存，所以存在内存空间浪费的问题(比如分配了10个元素，但很多时候却只有5个有效元素)，元素数目固定，不够灵活。
链表实现：可称其为链式队列，使用链表来实现队列，理论上这样的队列可以无限延伸，当然根据实际需要，可以人为的限制队列长度，让其表现的和数组实现方式差不多。
优点： 无需预先分配内存，所以不存在空间浪费的问题(虽然会多一个指针域，但也基本可以接受)，队列长度可限制也可不限制，较为灵活。
缺点： 入队出队分别需要分配和释放元素节点，在时间上会略微慢于数组实现。
总的来说，在可以确定队列长度最大值的情况下，建议用循环队列，如果你无法预估队列的长度时，则用链队列。
2.3 基本操作
这里主要指的是队列的入队(enqueue)与出队(dequeue)，对于链式队列来说，其入队和出队也就是链表的尾部插入与移除头部节点，这里就不多说，主要说一下以数组实现的循环链表的具体实现(其中head和tail都是表示数组的下标)。
入队： 如上面的循环队列示意图，入队操作，需要先判断tail节点的下一个位置是否是head，如果是就表示队列已满，无法入队，如果不是，那就可以入队，也即是将元素放入tail的下一个位置，最后将tail加一(也就是指向最终的尾元素)，其伪代码如下：
/** 取余保证，当tail = size - 1 时，转回到0 */
int tail = (queue->tail + 1) % queue->size;
if (tail ！= queue->head)
{ /** 此处这样写，是因为正常情况下，非满的情况多于满了的情况，这样写可以稍微的加快点执行速度 */
queue->elems[queue->tail] = elem;
queue->tail = tail;
}
else /** 此时队列已满 */
{
printf("the queue is full!");
}
出队： 先判断 tail 和head是否相等，如果相等，就比较队列已空，无元素可出，不等则表示非空。此时需要取出head对于位置的元素，然后将head加1(当然，为了能够在head 增加到数组尾部时能够转回到首部，那么这里其实需要 将head加1与队列的size取余再赋值给head)，其伪代码如下：
elem_type elem = elem_null; /** 初始化元素 */
if(queue->tail ！= queue->head) /** 判断队列不为空 */
{/**这样写的作用与上一段伪代码的作用是一样的 */
elem = queue->elems[queue->head];
/** 取余保证，当head= size - 1 时，转回到0 */
queue->head = (queue->head+1) % queue->size;
}
else /** 此时队列已空 */
{
printf("the queue is empty \n");
}
return elem;
三、和盘托出
这里就是我的具体实现。目前我实现的是无限队列(链式队列 )，链表就是前一章实现的list。
其头文件如下：
#ifndef __TINY_QUEUE_H__
#define __TINY_QUEUE_H__
#include "general_type.h"
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/***************************************************************************
*
* macro declaration
*
***************************************************************************/
/***************************************************************************
*
* data structure declaration
*
***************************************************************************/
/** the callback function for free item */
typedef void (*tfQueueItemFreeFunc_t)(void* item);
/***************************************************************************
*
* API declaration
*
***************************************************************************/
/**
*@brief create a queue instance
*
*@param none
*
*@return success: queue instance handle, fail: NULL.
*@see
*
*/
G_API GPHD tfQueueCreate(void);
/**
*@brief destroy a queue instance
*
*@param queue [in] pointer to queue instance
*
*@return none.
*@see
*
*/
G_API void tfQueueDestroy(GPHD queue);
/**
*@brief clear(remove and free) all item in queue
*
*@param queue [in] pointer to queue instance
*@param item_free [in] callbck function for free item.
*
*@return none.
*@see
*
*/
G_API void tfQueueClear(GPHD queue, tfQueueItemFreeFunc_t item_free);
/**
*@brief append a item to current queue.
*
*@param queue [in] pointer to queue instance
*@param item [in] pointer new item.
*
*@return success: GTRUE, fail: GFALSE
*@see
*
*/
G_API GBOL tfQueueEnQueue(GPHD queue, void* item);
/**
*@brief pop a item from current queue
*
*@param queue [in] pointer to queue instance
*
*@return success: item handle, fail: NULL.
*@see
*
*/
G_API void *tfQueueDeQueue(GPHD queue);
/**
*@brief get the count of item in current queue.
*
*@param queue [in] pointer to queue instance
*
*@return how many item in current queue.
*@see
*
*/
G_API GU32 tfQueueLength(GPHD queue);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif //end of __TINY_QUEUE_H__
其源文件如下：
#include
#include "general_macro.h"
#include "tiny_queue.h"
#include "tiny_list.h"
#include "vos_mem.h"
/***************************************************************************
*
* macro declaration
*
***************************************************************************/
#define LOGE printf
#define LOGD printf
#define LOGW printf
/***************************************************************************
*
* data structure declaration
*
***************************************************************************/
/** data structure for item */
typedef struct my_queue_item_s
{
tiny_list_node_t node;
void* data;
}my_queue_item_t;
/** data structure for queue */
typedef struct my_queue_s
{
tiny_list_t items;
}my_queue_t;
/***************************************************************************
*
* inner API define
*
***************************************************************************/
static my_queue_item_t* tqItemNew(void* data)
{
my_queue_item_t* item = (my_queue_item_t*)memAlloc(sizeof(my_queue_item_t));
if (item)
{
item->data = data;
}
return item;
}
/***************************************************************************
*
* API define
*
***************************************************************************/
GPHD tfQueueCreate(void)
{
my_queue_t* mq = (my_queue_t*)memAlloc(sizeof(my_queue_t));
if (mq)
{
memset(mq, 0, sizeof(*mq));
tfListInitialize(&(mq->items), memFree);
}
else
{
LOGE("alloc queue instance failed\n");
}
return mq;
}
void tfQueueDestroy(GPHD queue)
{
if (queue)
{
my_queue_t* mq = (my_queue_t*)queue;
tiny_list_t* tl = &(mq->items);
GU32 left_count = tfListCount(tl);
if (left_count > 0)
{
LOGW("here have: %d items in queue, it's maybe lead to memory leak\n", left_count);
}
tfListClear(tl);
memFree(queue);
}
}
void tfQueueClear(GPHD queue, tfQueueItemFreeFunc_t item_free)
{
if (queue)
{
my_queue_t* mq = (my_queue_t*)queue;
tiny_list_t* tl = &(mq->items);
if (item_free)
{
tiny_list_node_t* node = tfListFront(tl);
while (node)
{
my_queue_item_t* mqi = (my_queue_item_t*)node;
item_free(mqi->data);
node = node->next;
}
}
else
{
LOGW("item_free is NULL, so here wouldn't free item, it maybe lead to memory leak\n");
}
tfListClear(tl);
}
}
GBOL tfQueueEnQueue(GPHD queue, void* item)
{
GBOL ret = GFALSE;
if (queue)
{
my_queue_t* mq = (my_queue_t*)queue;
tiny_list_t* tl = &(mq->items);
my_queue_item_t* mqi = tqItemNew(item);
GCHECK(mqi);
tfListPushBack(tl, (tiny_list_node_t*)mqi);
/** todo, is need check push to list is successed ?? */
ret = GTRUE;
}
return GFALSE;
}
void *tfQueueDeQueue(GPHD queue)
{
void* item = NULL;
if (queue)
{
my_queue_t* mq = (my_queue_t*)queue;
tiny_list_t* tl = &(mq->items);
my_queue_item_t* node = (my_queue_item_t*)tfListFront(tl);
if (node)
{
item = node->data;
tfListPopFront(tl); /** remove head node from list */
}
}
return item;
}
GU32 tfQueueLength(GPHD queue)
{
GU32 ret = 0;
if (queue)
{
my_queue_t* mq = (my_queue_t*)queue;
ret = tfListCount(&(mq->items));
}
return ret;
}
其中的 vos_mem.h是我封装的虚拟系统接口中关于memory操作的部分，以作跨平台使用，以上源文件中使用到的memAlloc，memFree可以简单的理解为标准的malloc和free。general_macro.h可以去看第九章。
四、扪心自问
这里只是实现了无限队列的情况，如果后续在开发的过程中还需要有限队列的话，再添加相关接口与实现代码。
