栈和队列在嵌入式系统下的C语言实现

一、引言

二、栈（Stack）

2.1 基本概念

2.2 存储结构与C语言实现

2.3. 栈的实现

三、队列（Queue）

3.1 基本概念

3.2 存储结构与C语言实现

3.3. 队列的实现

一、引言

        作为计算机科学中两种基础且关键的线性数据结构，栈（Stack）和队列（Queue）凭借其严格的访问规则和确定性的操作特性，在嵌入式系统开发中扮演着重要角色。尽管二者在逻辑结构上与线性表相似，但通过先进后出（LIFO）和先进先出（FIFO）的操作约束，它们能够为资源受限的嵌入式环境提供内存高效、时序可预测的解决方案，尤其适用于中断处理、任务调度、通信协议栈等关键场景。

        本文将从栈与队列的基本概念、存储结构、操作实现，结合嵌入式系统的资源受限性，采用C语言代码示例进行说明。

二、栈（Stack）

2.1 基本概念

        栈是一种后进先出（LIFO）的线性表，仅允许在栈顶进行插入（入栈）和删除（出栈）操作。其核心操作包括：初始化、判空、取栈顶元素、入栈和出栈。

2.2 存储结构与C语言实现

1、顺序栈：使用数组实现，需预分配固定大小的连续空间。
 

#define MAXSIZE      100                //栈的大小直接由宏定义指定
typedef struct {
    SElemType   base[MAXSIZE];          // 栈底指针
    int         top;                    // 栈顶指针
} SqStack;

初始化时，base和top指向同一位置，入栈时top递增，出栈时top递减。顺序栈特点如下：

• 存储效率高：顺序栈通过数组连续存储元素，无额外指针开销，存储密度为100%；适合存储固定规模数据（如已知最大深度的函数调用栈），内存利用率更高
• 访问速度快：栈顶操作（插入/删除）仅需修改top指针，时间复杂度O(1)，且无动态内存分配开销；适合高频次、小规模数据操作（如CPU寄存器模拟）。
• 实