nginx----queue

1、数据结构

nginx中queue的数据结构非常简单，其中并不包含任何实际数据相关的结构，只有两个指针用于找到前后的元素。

struct ngx_queue_s {
    ngx_queue_t  *prev;
    ngx_queue_t  *next;
};

2、基本操作

queue的操作也几乎都是通过宏定义来实现的，队列包含的具体操作如下：

#define ngx_queue_init(q)          //队列的初始化                       

#define ngx_queue_empty(h)         //判断队列是否为空

#define ngx_queue_insert_head(h, x)        //在头节点后插入一个节点      

#define ngx_queue_insert_tail(h, x)        //在尾部节点后插入一个节点                  

#define ngx_queue_head(h)                 //返回队列的头节点         

#define ngx_queue_last(h)                 //返回队列的尾部节点                  

#define ngx_queue_next(q)                 //返回q节点后面的一个节点                       

#define ngx_queue_prev(q)                 //返回q节点的前一个节点

#define ngx_queue_remove(x)               //将节点x从队列中移除

#define ngx_queue_split(h, q, n)          //分割队列           

#define ngx_queue_add(h, n)               //链接队列             
                

队列的这些操作与以前学过的链表的操作十分类似。除了上述操作外，链表还通过函数实现了获取中间节点以及队列排序。

获取中间节点：

ngx_queue_t *
ngx_queue_middle(ngx_queue_t *queue)
{
    ngx_queue_t  *middle, *next;

    middle = ngx_queue_head(queue);

    if (middle == ngx_queue_last(queue)) {
        return middle;
    }

    next = ngx_queue_head(queue);

    for ( ;; ) {
        middle = ngx_queue_next(middle);

        next = ngx_queue_next(next);

        if (next == ngx_queue_last(queue)) {   //偶数个节点，返回后半队列的第一个节点
            return middle;
        }

        next = ngx_queue_next(next);

        if (next == ngx_queue_last(queue)) {  //奇数个节点，返回中间节点
            return middle;
        }
    }
}

有上述代码可知，middle和next初始时都是指向队列的头节点，而middle每次移动一个节点，next每次移动两个节点，则当next遍历完整个队列时，middle则刚好遍历到了队列的一半，即指向队列的中间节点。

eg：middle=2时，next=2或3；middle=3时，next=4或5；即当next指向最后一个节点时，middle总是指向中间节点，即第（totalNodeNum/2 + 1）个节点。当节点总数为奇数时，则恰好返回中间节点，当节点总数为偶数时，则返回后半部分的第一个节点。

上图分别对应了偶数个节点和奇数个节点的情况

队列排序：

void
ngx_queue_sort(ngx_queue_t *queue,
    ngx_int_t (*cmp)(const ngx_queue_t *, const ngx_queue_t *))
{
    ngx_queue_t  *q, *prev, *next;

    q = ngx_queue_head(queue);

    if (q == ngx_queue_last(queue)) {
        return;
    }

    for (q = ngx_queue_next(q); q != ngx_queue_sentinel(queue); q = next) {

        prev = ngx_queue_prev(q);
        next = ngx_queue_next(q);

        ngx_queue_remove(q);

        do {
            if (cmp(prev, q) <= 0) {   //与前面已经排序好的节点相比较，找到合适的位置
                break;
            }

            prev = ngx_queue_prev(prev);

        } while (prev != ngx_queue_sentinel(queue));

        ngx_queue_insert_after(prev, q);  //将节点插入到该位置中
    }
}

队列排序是依次遍历队列中的每一个节点，将其插入到前面已经排好序的队列中，这是一种稳定的简单插入排序。

3、由于单纯的队列只是简单的构成队列，而不涉及数据部分的，因此当我们使用队列时，需要自己设计数据结构，在其中嵌入数据部分和队列。

一个简单的示意图如下：

队列在数据结构中间，上面或下面都可能存放其它数据。通过queue将所有节点链接起来。

可通过如下的宏定义获取队列节点数据

#define ngx_queue_data(q, type, link)                                         \
    (type *) ((u_char *) q - offsetof(type, link))

其中q为指向queue的指针，type为自定义的嵌入了数据和队列的结构，link为queue结构在type结构中的名称

q减去queue在结构体中的偏移量即可得到指向type结构首地址的指针，然后通过(type *)类型转换即可得到type结构。如下图所示：