2. 程式人生 > >freertos之list淺析

freertos之list淺析

阿新 • • 發佈：2018-12-13

前言

freertos由於其小巧、免費、開源的一些特點得到了越來越廣泛的應用，之前也看過ucos的原始碼，freertos跟他們一個很大的表面上的特點就是 freertos原始碼中的註釋非常多，十分多，在開始的時候會覺得不耐煩看這些註釋，甚至打亂自己思路，其實如果可以先瀏覽一下原始碼再來看註釋，然後精讀原始碼效果要好得多。其中註釋包含了很多freertos的設計原理，對理解freertos原始碼有很大的幫助。
下面這個系列部落格都會有一些對原始碼中註釋的翻譯，可能由於個人水平有限，會有些許不準確甚至謬誤，有心的讀者可以下面留言，在分析原始碼時可能由於篇幅原因一些無關緊要的 空的 巨集、函式就會略去。

list.h淺析

list的實現主要是為了排程器(scheduler)的，list的設計是為排程器的需求量身定製的，當然也可以被用在app中的程式碼。
列表(list)只能存放指向列表元素(list_item)的指標，每個列表元素包含了一個帶數字值的元素，大多數情況下列表元素的存放順序是按照帶的那個數字值遞減的規則來的。
列表在建立的時候就包含了一個列表項，這個列表項包含的value的值是列表項包含的value的可能最大值，所以這個初始列表項肯定一直在列表的最後作為列表的標記。
出了這個列表項的value，一個列表項還包括一個前指標(指向前一個列表項)，後指標(指向後一個列表項)。這列表項中包含兩個前後指標主要是為了方便高效的列表操作，這樣就有兩個way了在包含列表和列表項的時候。

#define configLIST_VOLATILE
//這個巨集可以在很多地方看到，其實就是想給list 和 list_item中元素定義為volatile型別的，主要是因為涉及list 和 list_item的操作
//必須要在中斷中做，所以有必要定義為volatile型別。這裡為什麼沒有定義為volatile ，目前還不清楚
#if( configUSE_LIST_DATA_INTEGRITY_CHECK_BYTES == 0 )
	/* Define the macros to do nothing. */
	#define listFIRST_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE
	#define listSECOND_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE
	#define listFIRST_LIST_INTEGRITY_CHECK_VALUE
	#define listSECOND_LIST_INTEGRITY_CHECK_VALUE
	#define listSET_FIRST_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE( pxItem )
	#define listSET_SECOND_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE( pxItem )
	#define listSET_LIST_INTEGRITY_CHECK_1_VALUE( pxList )
	#define listSET_LIST_INTEGRITY_CHECK_2_VALUE( pxList )
	#define listTEST_LIST_ITEM_INTEGRITY( pxItem )
	#define listTEST_LIST_INTEGRITY( pxList )
#else
	/* Define macros that add new members into the list structures. */
	#define listFIRST_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE				TickType_t xListItemIntegrityValue1;
	#define listSECOND_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE				TickType_t xListItemIntegrityValue2;
	#define listFIRST_LIST_INTEGRITY_CHECK_VALUE					TickType_t xListIntegrityValue1;
	#define listSECOND_LIST_INTEGRITY_CHECK_VALUE					TickType_t xListIntegrityValue2;

	/* Define macros that set the new structure members to known values. */
	#define listSET_FIRST_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE( pxItem )		( pxItem )->xListItemIntegrityValue1 = pdINTEGRITY_CHECK_VALUE
	#define listSET_SECOND_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE( pxItem )	( pxItem )->xListItemIntegrityValue2 = pdINTEGRITY_CHECK_VALUE
	#define listSET_LIST_INTEGRITY_CHECK_1_VALUE( pxList )		( pxList )->xListIntegrityValue1 = pdINTEGRITY_CHECK_VALUE
	#define listSET_LIST_INTEGRITY_CHECK_2_VALUE( pxList )		( pxList )->xListIntegrityValue2 = pdINTEGRITY_CHECK_VALUE

	/* Define macros that will assert if one of the structure members does not
	contain its expected value. */
	#define listTEST_LIST_ITEM_INTEGRITY( pxItem )		configASSERT( ( ( pxItem )->xListItemIntegrityValue1 == pdINTEGRITY_CHECK_VALUE ) && ( ( pxItem )->xListItemIntegrityValue2 == pdINTEGRITY_CHECK_VALUE ) )
	#define listTEST_LIST_INTEGRITY( pxList )			configASSERT( ( ( pxList )->xListIntegrityValue1 == pdINTEGRITY_CHECK_VALUE ) && ( ( pxList )->xListIntegrityValue2 == pdINTEGRITY_CHECK_VALUE ) )
#endif /* configUSE_LIST_DATA_INTEGRITY_CHECK_BYTES */

在上面的程式碼中可以看到有兩套巨集定義，巨集開關是configUSE_LIST_DATA_INTEGRITY_CHECK_BYTES
其實這個巨集就是來決定要不要在每個結構中加入特定的字元，如果打開了巨集開關，在應用程式執行時如果出現數據覆蓋的錯誤，可以根據這些特殊的符號在記憶體中捕獲到列表資料結構，進而使用者可以做自己一些出錯應對措施。

struct xLIST_ITEM
{
	configLIST_VOLATILE TickType_t xItemValue;			/*列表項的值，大多數情況下列表用這個來排序列表項 */
	struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxNext;		/*指向下一個列表項 */
	struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxPrevious;	/*指向前一個列表項 */
	void * pvOwner;									/*指向包括這個列表項得到物件（TCB） */
	void * configLIST_VOLATILE pvContainer;				/*指向放置這個列表項的列表（list） */
};
typedef struct xLIST_ITEM ListItem_t;					/* For some reason lint wants this as two separate definitions. */

struct xMINI_LIST_ITEM
{//mini列表項參考上面的列表項，還少了兩個元素，其實列表中只能包含列表項，不會去包含mini列表項的
	configLIST_VOLATILE TickType_t xItemValue;
	struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxNext;
	struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxPrevious;
};
typedef struct xMINI_LIST_ITEM MiniListItem_t;

typedef struct xLIST
{
	configLIST_VOLATILE UBaseType_t uxNumberOfItems;/*列表中列表項的個數 */
	ListItem_t * configLIST_VOLATILE pxIndex;			/*用來遍歷整個列表， */
	MiniListItem_t xListEnd;							/*列表的最後一個元素，是個Mini列表項，Mini列表項的value值是這個列表中可能的最大值*/
} List_t;

至於為什麼要存在mini list_item，這就是答案The mini list structure is used as the list end to save RAM. 節省ram。。。其實也沒多少
上面說列表中只能包含列表項，不會去包含mini列表項，不包括列表本身這個mini列表項，我的理解是每個列表就是一個佇列，通過每個列表項中嵌入的pxnext、pxprevious指標來連結，這個佇列可以是就緒任務列表，也可以是等待列表，那個value就是比如需要等待的時間等，如果是mini列表項的話，是不包括pvOwner這個元素的，所以包含min列表項是根本沒有意義的，（前面就說過列表項就是為了排程器設計的，排程器其實就是排程現場，每個任務的現場由任務棧區存放，而任務棧的棧頂指標存放在TCB結構中，如果不能跟TCB產生關係，是不會去包含mini列表項的，列表本身包含的那個mini列表項除外）

後面得到很多巨集就是利用list 和 list_item來做的操作。比如

#define listGET_OWNER_OF_NEXT_ENTRY( pxTCB, pxList ){           \	
List_t * const pxConstList = ( pxList );											\
	( pxConstList )->pxIndex = ( pxConstList )->pxIndex->pxNext;						\
	if( ( void * ) ( pxConstList )->pxIndex == ( void * ) &( ( pxConstList )->xListEnd ) )	{	\
		( pxConstList )->pxIndex = ( pxConstList )->pxIndex->pxNext;					\
	}																		\
	( pxTCB ) = ( pxConstList )->pxIndex->pvOwner;								\
}
//這個巨集就是獲取pxList當前指標的下一個的列表項屬於的那個TCB結構。

list.c淺析

list.c中主要是下面幾個函式，涉及列表初始化，列表項初始化，列表項插入和刪除

void vListInitialise( List_t * const pxList );
void vListInitialiseItem( ListItem_t * const pxItem );
void vListInsertEnd( List_t * const pxList, ListItem_t * const pxNewListItem );
void vListInsert( List_t * const pxList, ListItem_t * const pxNewListItem );
UBaseType_t uxListRemove( ListItem_t * const pxItemToRemove );

void vListInitialise( List_t * const pxList )
{
	pxList->pxIndex = ( ListItem_t * ) &( pxList->xListEnd );	

	/* xItemValue是列表項value裡面可能最大的數值 */
	pxList->xListEnd.xItemValue = portMAX_DELAY;

	/* 當列表為空時，列表的前後向指標都是指向自己的 */
	pxList->xListEnd.pxNext = ( ListItem_t * ) &( pxList->xListEnd );	
	pxList->xListEnd.pxPrevious = ( ListItem_t * ) &( pxList->xListEnd );
	pxList->uxNumberOfItems = ( UBaseType_t ) 0U;//剛剛初始化，列表項個數為0
}

列表初始化函式，在建立新的列表之後必須先進行初始化。

void vListInitialiseItem( ListItem_t * const pxItem )
{
	/* 保證list item沒有再任何list中記錄掛接 ，這也是說為什麼list不會包含 mini list_item的原因*/
	pxItem->pvContainer = NULL;
}

void vListInsertEnd( List_t * const pxList, ListItem_t * const pxNewListItem )
{
ListItem_t * const pxIndex = pxList->pxIndex;/* 找到插入的位置 */

	/* 在列表中插入一個新的元素，其實就是簡單鏈表操作 */
	pxNewListItem->pxNext = pxIndex;
	pxNewListItem->pxPrevious = pxIndex->pxPrevious;
	pxIndex->pxPrevious->pxNext = pxNewListItem;
	pxIndex->pxPrevious = pxNewListItem;

	/* 記錄這個列表項到底掛接在哪個列表中，比如講一個TCB的列表項從等待列表中移除，加入到就緒列表中，必須記錄TCB中的列表項掛接在哪個列表下面*/
	pxNewListItem->pvContainer = ( void * ) pxList;
	( pxList->uxNumberOfItems )++;/* 列表項個數變化 */
}

這個尾插函式不是按照每個列表項的value值來排序插入的，所以一般不是太常用吧

void vListInsert( List_t * const pxList, ListItem_t * const pxNewListItem )
{
ListItem_t *pxIterator;
const TickType_t xValueOfInsertion = pxNewListItem->xItemValue;
	/* 將新的列表項按xItemValue排序插入列表，如果已經存在了有相同xItemValue的列表項，新插入的列表項會在其之後，保證共享CPU */
	if( xValueOfInsertion == portMAX_DELAY )
	{//這個按照列表項的value值來排序插入的話，因為已經是最大值了，相當於末尾插入
		pxIterator = pxList->xListEnd.pxPrevious;
	}else{//下面迴圈就是按照這個xItemValue值的大小來sort排序的過程
		for( pxIterator = ( ListItem_t * ) &( pxList->xListEnd ); 
			pxIterator->pxNext->xItemValue <= xValueOfInsertion; 
			pxIterator = pxIterator->pxNext ){
			/* There is nothing to do here, just iterating to the wantedinsertion position. */
		}
	}//到這裡是肯定已經找到插入的位置了的。
	/* 下面就是連結串列插入操作 */
	pxNewListItem->pxNext = pxIterator->pxNext;
	pxNewListItem->pxNext->pxPrevious = pxNewListItem;
	pxNewListItem->pxPrevious = pxIterator;
	pxIterator->pxNext = pxNewListItem;

	/* Remember which list the item is in.  This allows fast removal of the item later. */
	pxNewListItem->pvContainer = ( void * ) pxList;
	( pxList->uxNumberOfItems )++;
}

其實任務排程，將一個任務從一個狀態切換到另一個狀態，就是將一個列表項從一個列表移除插入另一個列表的過程，其最底層的操作就是這些列表操作了。

UBaseType_t uxListRemove( ListItem_t * const pxItemToRemove )
{
List_t * const pxList = ( List_t * ) pxItemToRemove->pvContainer;//獲取要刪除的列表項到底在哪個列表中
	/*連結串列解除*/
	pxItemToRemove->pxNext->pxPrevious = pxItemToRemove->pxPrevious;
	pxItemToRemove->pxPrevious->pxNext = pxItemToRemove->pxNext;
	/* 保證pxIndex指向的是有效的item*/
	if( pxList->pxIndex == pxItemToRemove ){
		pxList->pxIndex = pxItemToRemove->pxPrevious;
	}else{
		mtCOVERAGE_TEST_MARKER();
	}

	pxItemToRemove->pvContainer = NULL;
	( pxList->uxNumberOfItems )--;

	return pxList->uxNumberOfItems;//返回剩餘的列表項數
}

其實list.c檔案就這麼多，主要的是這個list列表、list_item列表項是為了freertos排程器量身定製的，在後面學習task 、schedule的時候底層操作 就是 對這些list的操作。

相關推薦

freertos之list淺析

前言 freertos由於其小巧、免費、開源的一些特點得到了越來越廣泛的應用，之前也看過ucos的原始碼，freertos跟他們一個很大的表面上的特點就是 freertos原始碼中的註釋非常多，十分多，在開始的時候會覺得不耐煩看這些註釋，甚至打亂自己思路，其實如果可以先瀏覽一下原始碼

freertos之heap淺析

前言 這幾天看原始碼，先看了queue，task東西有點多，還是先以少到多，慢慢來。 在freertos中，官方實現了5種方法來分配對記憶體，沒有直接使用malloc 和 free函式，因為執行緒不安全，換句話說就是在malloc的時候可能被搶佔。下面來介紹五個檔案實現的堆記憶體分配

freertos之timer淺析

背景 freertos的定時器與我所見得到其他RTOS不一樣，我知道的ucosii是在每次tick++的時候會檢查定時器連結串列，smc_rtos也是這樣做的，rtt沒看過原始碼不清楚，而freertos是將定時器實現為一個prvTimerTask。 程式碼分析 freert

freertos之scheduler淺析

前言 其實是接上一篇task這篇文章的，上一篇寫的有點多。 程式碼分析 排程器開啟、關閉 一般在排程器沒有開啟之前需要建立一個start_task來建立一系列任務task，然後就是呼叫vTaskStartScheduler來啟動排程器。下面分析具體程式碼 void v

freertos之tasknotify淺析

前言 freertos在V8.0.0版本之後就加入了task notify 的功能，據說比訊號量 佇列傳遞訊息等更快更高效且佔系統資源更少，在每個TCB結構體中多佔用5個位元組空間而已，相對於queue實現的訊號量等來說著實輕便了很多；但是有一個很大的問題，RTOS通知任務才可使用只

freertos之task淺析

前言 rtos排程的基本單位是task（任務），其重要性不言而喻，一般都會包括任務的建立，刪除，阻塞，掛起，回覆等等操作。當然，freertos也不例外。 一般一個task包含三個基礎部分TCB結構、stack結構、任務程式碼。 下面就從這幾方面來講一講 task有關

java之list源代碼淺析

target lec http 失效 頭節點 就會 ide ctc linked 三大數據結構鏈表、樹和圖，順序表作為當中的一種，能夠說是平時編程中最長使用到的。List接口是順序表在java中的實現。它有非常多子接口和實現類，平時的編程中使用起來非常方便。可是更進一步

java之list原始碼淺析

三大資料結構連結串列、樹和圖，順序表作為其中的一種，可以說是平時程式設計中最長使用到的。List介面是順序表在java中的實現，它有很多子介面和實現類，平時的程式設計中使用起來非常方便。但是更進一步，我們有必要對其實現和原理進行理解，並和資料結構中所學比較，並應用於平時的程

集合框架學習之List接口

分享 obj cin ble 區別 線性 list接口 dex list集合 Java語言的java.util包中提供了一些集合類，這些集合類又被稱為容器。用來完善數組的不足之處。集合類與數組的不同之處是，數組的長度是固定的，集合的長度是可變的；數組用來存放基本類型的數據，

Python排序dict之list數組

logs key 數組 pytho port spa per get imp 兩種辦法： 其一lambda表達式： ctx[‘data‘] = sorted(ctx[‘data‘], key=lambda k: k[‘asrtime‘], reverse=True)

PHP MYSQL 增刪改查之list JsonList

arr roo pass int close lose 127.0.0.1 for 數據 <?php //header("Content-type: text/html; charset=UTF8"); //header("Content-Type: text/ht

python內置數據結構之list

list python 列表簡單總結類和實例之間的理解 人類，哺乳類 實例是某一類中的真實個體時間復雜度 O(1) O(n) O(n**2) 隨著處理的數據逐漸增加,程序返回結果的時間變化的描述.

java集合類源碼分析之List（一）

col 實現類 並且 link arraylist oar print 適用於 for 　　首先分析一下集合與數組的區別：1.java中的數組一般用於存儲基本數據類型，而且是靜態的，即長度固定不變，這就不適用於元素個數未知的情況；2.集合只能用於存儲引用類型，並且長度可變，

java集合類源碼分析之List（二）

頻繁 null 並且 reel closed tco 默認 java集合 進行 這一節主要介紹List接口的幾個實現類的區別： 1.線程安全 Vector是線程安全的，而ArrayList和LinkedList是非線程安全的。從源碼中我們可知，Vector類中的方法大部分

python基礎學習二 數據結構之list及相關基本操作

意思 指定位置 blog div 基礎 我們 clas 位置 列表 list是py內置的一種數據類型，list就是列表的意思，list就是一種有序的數據集合，可以隨時增加和刪除list的元素。 生活中，比如我們要列出全班同學的名字，就可以用list來表示 >>

Python測試開發之---list、str、dict、tuple小結

split 常用方法 split() nco item 它的 ase 小寫字母 -- str的常用方法有： str.digits 0-9的表示str.uppercase 大寫字母str.lowercase 小寫字母str.letters 所有字母" ".join(s

Java之List排序功能舉例

str ava ons lec sort spa pan span stat 1 package test_demo; 2 3 import java.util.ArrayList; 4 import java.util.Collections; 5 im

java基礎筆記（9）----集合之list集合

類型安全 sta clas bsp i++ 效率 contains 有序 void 集合 對於集合的理解，集合是一個容器，用於存儲和管理其它對象的對象 集合，首先了解所有集合的父接口----collection 特點：存儲任意object元素 方法 boolean add(

STL之list

問題 由於 刪除 可能 因此 tor 列表 cli 叠代器 之前手撕過用C語言寫的bclist，雙向循環列表，也就是STL中的list，list的操作也就是插入和刪除稍微麻煩一點，細心一點的話，這些都沒什麽太大問題的。 list中的叠代器是雙向叠代器，list的插入和刪除不

Java之List使用場景

開頭 pop element 重復 分支 最後一個元素 collect ddl ole 1.List使用場景 　　特點： 　　　　①在 List集合中允許出現 重復元素 《通過元素的equals方法，來比較是否為重復的元素。》 　　　　②所有元素是以一種 線性方