一种队列设计方法-优快云博客

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文章介绍了如何通过设计，使得一个固定大小的数组作为队列使用时，能避免传统方法中的空间浪费。通过让write_index和read_index循环增加，实现了队列的满和空判断，确保所有数组元素都能被利用。提供的代码示例展示了队列的初始化、入队和出队操作。

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1. 背景

数组当作队列来用的时候，传统的队列设计方法在判空和判满的时候会损失一个Item，这种在Item占用的内存比较大的情况下比较浪费资源，这里介绍一种能将数组成员全部利用起来的方法。

2. 任务需求

将一个大小为5的数组设计成一个队列，数组成员的数据类型如下：

//结构体类型
typedef queue
{
    u_int8 write_index;
    u_int8 read_index;
    u_int8 queue_size;
}t_queue_stg;

#define QUEUE_SIZE   0x05
u_int8    g_global_arr[QUEUE_SIZE] = {0};
t_queue_stg    g_queue_stg = {0};

3. 队列设计

设计原理：

将队列的内存想象成数组g_global_queue产生无数个副本铺开到内存中（实际没有铺开还只是一个数组），如下图。 write_index和read_index不断递增，即使超过了数组的范围。

但是需要访问queue成员的时候，就需要通过计算限制到数组长度范围内；

3.1. 队列空的条件

当write_index 和 read_index 相等的时候，认为是空队列；

3.2. 队列满的条件

当write_index和read_index 相差数组长度的时候，认为是满队列；即read_index + QUEUE_SIZE = write_index;

4. 代码实现

#define QUEUE_SIZE   0x05
t_queue_stg  g_global_arr[QUEUE_SIZE] = {0};
t_queue_stg    g_queue_stg = {0};

//队列初始化
void queue_init(void)
{
  g_queue_stg.read_index = 0;
  g_queue_stg.write_index = 0;
  g_queue_stg.queue_size = QUEUE_SIZE;
}

void queue_in(u_int8 value)
{
  if ((g_queue_stg.read_index + g_queue_stg.queue_size) == g_queue_stg.write_index)
  {
      //full
      return;
  }
    g_queue_arr[g_queue_stg.write_index % g_queue_stg.queue_size] = value;
    g_queue_stg.write_index ++;
}

u_int8 queue_out(void)
{
  if (g_queue_stg.read_index == g_queue_stg.write_index)
  {
      //empty
      return INVALID_VALUE;
  }


  return g_queue_arr[(g_queue_stg.read_index ++) % g_queue_stg.queue_size];
}