nginx数据结构(ngx_str_t)

本文详细介绍了Nginx中的字符串数据结构ngx_str_t及其常用宏定义,包括字符串构造、初始化、赋值、比较和格式化等操作。此外,还介绍了字符串大小写转换、编码解码等功能。

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字符串数据结构:

typedef struct {
    size_t      len;
    u_char     *data;
} ngx_str_t;

/*通过一个以’\0’结尾的普通字符串str构造一个nginx的字符串,
鉴于其中采用sizeof操作符计算字符串长度,因此参数必须是一个常量字符串。*/
#define ngx_string(str) {sizeof(str)-1,(u_char *) str}

/*使用ngx_null_string初始化字符串为空字符串*/
#define ngx_null_string     { 0, NULL } 

/*设置字符串str为text,text必须为常量字符串*/
#define ngx_str_set(str, text)                                 \
    (str)->len = sizeof(text) - 1; (str)->data = (u_char *) text

/*设置str为空串*/
#define ngx_str_null(str)   (str)->len = 0; (str)->data = NULL


/***ngx_str_t的赋值、初始化***/
ngx_str_t str = ngx_string("hello world");   //right
ngx_str_t str1 = ngx_null_string;            //right
ngx_str_t str, str1;
str = ngx_string("hello world");             // 编译出错,在c中结构体中涉及到指针时,是不允许直接赋值的
str1 = ngx_null_string;                      // 编译出错
ngx_str_set(&str, "hello world");            //right
ngx_str_null(&str1);                         //right
str  = (ngx_str_t) ngx_string("hello world");//c99标准允许编译
str1 = (ngx_str_t) ngx_null_string;          //c99标准允许编译

/*由于ngx_str_set与ngx_str_null实际上是两行语句,故在if/for/while等语句中单独使用需要用花括号括起来,*/
ngx_str_t str;
if (cond)
   ngx_str_set(&str, "true");     // 问题产生
else
   ngx_str_set(&str, "false");    // 问题产生

void ngx_strlow(u_char *dst, u_char *src, size_t n);//将src的前n个字符转换成小写存放在dst字符串中,调用者需要保证dst指向的空间大于等于n。
void ngx_strncmp(u_char *dst, u_char *src, size_t n);//区分大小写的字符串比较,只比较前n个字符。
void ngx_strcmp(u_char *dst, u_char *src);//区分大小写的不带长度的字符串比较。
ngx_int_t ngx_strcasecmp(u_char *s1, u_char *s2);//不区分大小写的不带长度的字符串比较。
ngx_int_t ngx_strncasecmp(u_char *s1, u_char *s2, size_t n);//不区分大小写的带长度的字符串比较,只比较前n个字符。

/*下面这三个函数用于字符串格式化,
ngx_snprintf的第二个参数max指明buf的空间大小,
ngx_slprintf则通过last来指明buf空间的大小。
推荐使用第二个或第三个函数来格式化字符串,ngx_sprintf函数还是比较危险的,容易产生缓冲区溢出漏洞。
在这一系列函数中,nginx在兼容glibc中格式化字符串的形式之外,还添加了一些方便格式化nginx类型的一些转义字符,
比如%V用于格式化ngx_str_t结构。
在nginx源文件的ngx_string.c中有说明:*/
u_char * ngx_cdecl ngx_sprintf(u_char *buf, const char *fmt, ...);
u_char * ngx_cdecl ngx_snprintf(u_char *buf, size_t max, const char *fmt, ...);
u_char * ngx_cdecl ngx_slprintf(u_char *buf, u_char *last, const char *fmt, ...);

//对src进行反编码,type可以是0、NGX_UNESCAPE_URI、NGX_UNESCAPE_REDIRECT这三个值。
void ngx_unescape_uri(u_char **dst, u_char **src, size_t size, ngx_uint_t type);

uintptr_t ngx_escape_html(u_char *dst, u_char *src, size_t size);//对html标签进行编码。
<think>嗯,用户现在问的是Nginx的高级数据结构,特别是ngx_queue_t的用途。之前用户已经询问过关于request_pool_size销毁的原因,可能现在想深入了解Nginx内部的实现机制。我需要先回忆一下ngx_queue_t的相关知识。 首先,ngx_queue_t是Nginx中一个双向链表的实现。用户可能想知道为什么Nginx要自己实现这样的数据结构,而不是使用C语言标准库里的结构。这可能涉及到性能优化、内存管理或者跨平台兼容性的问题。 接着,用户可能对具体的使用场景感兴趣。比如在HTTP模块中,Nginx如何处理请求,哪些部分会用到这种链表结构。需要举一些例子,比如维护定时事件、管理HTTP请求等,说明ngx_queue_t的实际应用。 另外,用户可能想了解这种数据结构的特点,比如轻量级、不侵入数据结构的实现方式。需要解释侵入式和非侵入式链表的区别,以及为什么Nginx选择这种方式。可能还要提到内存管理的优势,比如内存池的配合使用,减少内存碎片。 还要考虑用户可能的疑问,比如与其他数据结构如红黑树的区别。这时候需要指出链表和树的不同应用场景,比如链表适合频繁插入删除,而红黑树适合快速查找。说明Nginx如何根据不同的需求选择不同的数据结构。 另外,用户可能对如何在自己的模块中使用ngx_queue_t感兴趣,可能需要简单的代码示例,但用户问题中没有明确要求,所以可能不需要详细代码,但可以简要说明其使用方式,比如初始化、插入节点等步骤。 最后,总结ngx_queue_t的优势,比如高效、灵活、节省内存,以及为什么在Nginx中这样的设计是合理的,适合高并发场景的需求。同时确保回答结构清晰,符合之前用户要求的层次分明的格式,比如分点说明用途、设计特点、优势比较等。</think>Nginx 内部设计了许多高效的自定义数据结构以适配高并发场景,`ngx_queue_t` 是其中一种双向链表的实现,其核心价值在于**轻量级、无侵入、内存友好**的设计。以下是其关键用途与设计逻辑: --- ### 一、`ngx_queue_t` 的核心用途 1. **轻量级链表操作** - 用于需要频繁插入、删除但无需复杂查找的场景(如定时器事件管理、HTTP 请求阶段处理器链)。 - 示例: - 维护超时事件(`ngx_event_timer_rbtree` 结合红黑树和队列管理)。 - HTTP 请求处理阶段(`phase_engine` 中按顺序调用各阶段处理函数)。 2. **无侵入式设计** - 链表节点(`ngx_queue_t`)**不嵌入业务数据结构**,而是通过指针关联,避免强制耦合。 例如: ```c typedef struct { ngx_queue_t queue; // 链表节点 void *data; // 实际业务数据指针 } ngx_custom_node_t; ``` - 优势:同一业务结构可同时加入多个链表,灵活性高。 3. **内存池友好** - 节点内存通常从 Nginx 的 `ngx_pool_t` 内存池分配,生命周期与请求或连接绑定,避免内存泄漏。 --- ### 二、`ngx_queue_t` 的设计特点 1. **极简结构体** 仅包含前驱(`prev`)和后继(`next`)指针,无额外开销: ```c typedef struct ngx_queue_s ngx_queue_t; struct ngx_queue_s { ngx_queue_t *prev; ngx_queue_t *next; }; ``` 2. **高效操作宏** 提供宏直接操作链表,避免函数调用开销(如 `ngx_queue_insert_head`、`ngx_queue_remove`)。 3. **与红黑树互补** - **`ngx_queue_t`**:适合顺序遍历或频繁增删。 - **`ngx_rbtree_t`**:适合快速查找(如定时器、共享内存键值存储)。 - 两者常结合使用(例如定时器用红黑树管理超时时间,用队列维护活跃事件)。 --- ### 三、对比传统链表的优势 | 特性 | `ngx_queue_t` | 传统链表(如 Linux 内核 `list_head`) | |---------------------|--------------------------------|--------------------------------------| | **内存占用** | 更小(仅 2 指针) | 类似 | | **数据耦合** | 无侵入式 | 通常需嵌入结构体 | | **多链表支持** | 通过指针关联,灵活 | 需预先定义嵌入节点 | | **内存管理** | 深度整合 Nginx 内存池 | 依赖外部分配机制 | --- ### 四、典型应用场景 1. **HTTP 请求处理链** 各处理阶段(如 `NGX_HTTP_SERVER_REWRITE_PHASE`)通过链表串联处理函数。 2. **事件定时器** 超时事件按时间排序存入红黑树,活跃事件通过队列管理。 3. **模块配置合并** 多个模块的配置指令通过链表合并(如 `listen` 指令的 `ngx_listening_t` 列表)。 --- ### 五、使用示例(伪代码) ```c // 定义业务数据结构 typedef struct { int id; ngx_queue_t link; // 链表节点 } ngx_custom_data_t; // 初始化链表 ngx_queue_t head; ngx_queue_init(&head); // 插入节点 ngx_custom_data_t *node = ngx_palloc(pool, sizeof(ngx_custom_data_t)); node->id = 100; ngx_queue_insert_tail(&head, &node->link); // 遍历链表 ngx_queue_t *q; for (q = ngx_queue_head(&head); q != ngx_queue_sentinel(&head); q = ngx_queue_next(q)) { ngx_custom_data_t *data = ngx_queue_data(q, ngx_custom_data_t, link); // 处理 data->id } ``` --- ### 总结 `ngx_queue_t` 是 Nginx 为高并发场景量身定制的双向链表,其**无侵入、低开销、内存池集成**的特性,使其在事件管理、请求处理等核心流程中成为高效的基础设施。与红黑树等结构配合,共同支撑 Nginx 的高性能架构。
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