从零开始掌握FreeRTOS（2）链表之节点的定义-优快云博客

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在上篇文章，我们完成了 FreeRTOS 的移植。在 FreeRTOS 中，所有功能被划分为任务。而任务则需要挂载链表上面。在本章，我们将掌握链表的各种节点类型。

在创建任务之前，我们需要先了解FreeRTOS的运转机制。FreeRTOS是一个多任务系统，由操作系统来管理执行每个任务。这些任务全都挂载到一个双向循环链表上。同时链表的每个节点都能挂载多个任务。

节点

节点定义

在 FreeRTOS 中，关于链表的定义在 list.h 中实现。下面代码为链表节点的结构体定义。

PS：在 list.h 中，我的宏 configUSE_LIST_DATA_INTEGRITY_CHECK_BYTES 设置为0，当其为0时，listFIRST_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE 和 listSECOND_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE 这两个宏不代表实际值，为提高可读性所以我在后续出现这两个宏的地方都将他们删去了。

struct xLIST_ITEM
{			
	configLIST_VOLATILE TickType_t xItemValue;			
	struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxNext;		
	struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxPrevious;	
	void * pvOwner;										
	void * configLIST_VOLATILE pvContainer;							
};
typedef struct xLIST_ITEM ListItem_t;

configLIST_VOLATILE TickType_t xItemValue：这里的 configLIST_VOLATILE 就是C语言中的VOLATILE类型，在 FreeRTOS 中，所有的数据类型都被 typedef 进行了重新定义。同理，TickType_tuint32_t，所有的数据类型都在 portmacro.h 中进行了定义。再说回 xItemValue ，这个参数的作用就是做节点的序号。

struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxNext：指向下一个节点。

struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxPrevious：指向上一个节点。

void * pvOwner：指向该节点的数据结构。指向包含列表项的对象（通常是 TCB）的指针。因此，包含列表项的对象与列表项本身之间存在双向链接。

在FreeRTOS中，TCB（Task Control Block）是任务控制块的缩写。它是一个数据结构，用于存储和管理任务的所有相关信息。每个任务都有一个对应的TCB，FreeRTOS通过TCB来管理和调度任务。之后会在其他文章中进行解释。

void * configLIST_VOLATILE pvContainer：指向该节点所在的链表，通常指向链表的根节点。

typedef struct xLIST_ITEM ListItem_t：将该结构体的数据类型重新定义。

节点实现

在 list.c 中，通过定义函数来实现节点的创建。下面为节点初始化函数。

void vListInitialiseItem( ListItem_t * const pxItem )
{
	pxItem->pvContainer = NULL;
}

由于该节点仅完成了初始化，未插入到链表中，所以初始化链表为空。实际情况如下图。

根节点

根节点定义

上文提到，pvContainer 通常指向链表的根节点。下面为根节点的结构体定义。

typedef struct xLIST
{
	volatile UBaseType_t uxNumberOfItems;
	ListItem_t * configLIST_VOLATILE pxIndex;
	MiniListItem_t xListEnd;
} List_t;

uxNumberOfItems：节点计数器。表示除根节点外，链表的节点数量。

pxIndex：链表节点索引指针，用于遍历节点。

xListEnd：链表最后一个节点。由于 FreeRTOS 是双向循环链表，所以最后一个节点也就是第一个节点。

精简节点定义

精简节点，就是根节点中 xListEnd 的数据类型，个人认为是对根节点的节点类型补充。

struct xMINI_LIST_ITEM
{
	configLIST_VOLATILE TickType_t xItemValue;
	struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxNext;
	struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxPrevious;
};
typedef struct xMINI_LIST_ITEM MiniListItem_t;

从定义上看，精简节点就是由指向上一个和下一个节点的指针和序号组成，结构体成员都是构成节点的最基本要素。

根节点实现

void vListInitialise( List_t * const pxList )
{
	pxList->pxIndex = ( ListItem_t * ) &( pxList->xListEnd );

	pxList->xListEnd.xItemValue = portMAX_DELAY;

    pxList->xListEnd.pxNext = ( ListItem_t * ) &( pxList->xListEnd );
    pxList->xListEnd.pxPrevious = ( ListItem_t * ) &( pxList->xListEnd );

	pxList->uxNumberOfItems = ( UBaseType_t ) 0U;
}

这个根节点初始化函数做了四件事：

1. 将索引指针指向最后一个节点。

2. 将序号值设为最大（即portMAX_DELAY，其在 portmacro.h 中进行了定义），以确保根节点是链表最后一个节点。

3. 将该节点的前一个和后一个节点都指向自己。

4. 将计数器的值初始为0。

如下图所示，其为一个根节点。根节点除了包含承担节点作用的精简节点外，还有索引指针和节点计数器组成。但在初始化中，pxNext 和 pxPrevious 都指向自身。