FreeRTOS原理剖析：列表和列表项

1. 列表和列表项概念

1.1 对C语言中链表的简介

在FreeRTOS中，列表和列表项是非常重要的数据结构，它跟C语言中的链表很相似。在C语言中，链表包括单链表、单循环链表、双向循环链表，如下：

在FreeRTOS中，采用的是双项循环链表，对于双项循环链表，有：

• 链表中包含一个表头(也称头结点)和多个结点，若链表中仅有一个表头，结点数为0，称为空表。
• 每个结点包含两个指针域和储存信息域。其中，两个指针域中一个指向前结点，一个指向后结点。第一个结点和最后一个结点有点特殊，如图3所示，结点1的前结点为表头，后结点为结点2；结点4的前结点为结点3，后结点为表头。储存信息域包含储存的可用数据，一般可在该处设置指针，将其指向储存数据处。
• 表头跟结点不同，它一般只需要包含两个指针域，不需要储存信息域。在实际应用中，在表头中也会加入链表的状态信息，如结点的总数、遍历整个链表的指针等信息。
• 表头位置固定不变，当对链表进行插入或删除等操作，其本质是对链表中结点进行插入或删除。
• 表头和结点的数据成员不同，在实际应用中，一般会定义两个不同的数据类型(结构体)，分别用于表头和结点。
• 在循环链表中，有些特殊操作不设置链表表头，而直接设置表尾，如两个链表合并时，仅需一个表的表头与另一个表的表尾相连。双项循环列表是一个圈，对于直接设置表尾这种情况，其理解方式可以看成表头一样。

1.2 FreeRTOS中列表和列表项的理解

理解了C语言中的双向循环链表，就很好理解FreeRTOS中的列表和列表项。
在FreeRTOS中，列表和列表项的数据结构声明和函数定义的源代码都在list.c和list.h中。在list.h中存在三个重要的结构体声明，分别是：

struct xLIST				//列表
struct xLIST_ITEM			//列表项
struct xMINI_LIST_ITEM		//Mini列表项

其中，列表相当于链表，Mini列表项相当于表头，列表项相当于双向链表中的结点。在定义列表时，Mini列表项定义为xListEnd，从字面上看，它表示列表中最后一个列表项。由于链表中是一个圈，首就是尾，尾就是首，可以将其理解为表头，但是定义为xListEnd。另外，在定义一个列表时，其本质是定义一个表头，如果对列表的操作，就是对列表中的列表项操作。

在FreeRTOS中，列表的结构体声明如下：

typedef struct xLIST
{
	listFIRST_LIST_INTEGRITY_CHECK_VALUE				/*< Set to a known value if configUSE_LIST_DATA_INTEGRITY_CHECK_BYTES is set to 1. */
	configLIST_VOLATILE UBaseType_t uxNumberOfItems;
	ListItem_t * configLIST_VOLATILE pxIndex;			/*< Used to walk through the list.  Points to the last item returned by a call to listGET_OWNER_OF_NEXT_ENTRY (). */
	MiniListItem_t xListEnd;							/*< List item that contains the maximum possible item value meaning it is always at the end of the list and is therefore used as a marker. */
	listSECOND_LIST_INTEGRITY_CHECK_VALUE				/*< Set to a known value if configUSE_LIST_DATA_INTEGRITY_CHECK_BYTES is set to 1. */
} List_t;

其中：

struct xMINI_LIST_ITEM
{
	listFIRST_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE			/*< Set to a known value if configUSE_LIST_DATA_INTEGRITY_CHECK_BYTES is set to 1. */
	configLIST_VOLATILE TickType_t xItemValue;
	struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxNext;
	struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxPrevious;
};
typedef struct xMINI_LIST_ITEM MiniListItem_t;

即列表的结构为：

通过分析列表的结构体声明可知：

• uxNumberOfItems、pxIndex和Mimi列表项组成一个完整列表的“表头”，其中包括列表的状态信息，如uxNumberOfItems表示列表中列表项的数目、pxIndex表示索引，Mimi列表项主要包含指针域，分别指向前一个列表项和后一个列表项。
• MiniListItem_t(Mimi列表项)被包含在List_t(列表)里，它被命名为xListEnd，从字面上可知，它表示列表的最后一个列表项。由于在链表中是首尾相连，首就是尾，尾就是首，可将其理解为表头，但是定义为xListEnd。
• 列表(List_t)中表示列表的表头，如果列表项为0，称为空列表。对某个列表的插入和删除，其本质对列表项的插入和删除。

2. 列表和列表项源代码分析

2.1 列表项

struct xLIST_ITEM
{
	listFIRST_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE			(1)
	configLIST_VOLATILE TickType_t xItemValue;			(2)
	struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxNext;		(3)
	struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxPrevious;	(4)
	void *