FreeRTOS之链表源码分析

文章目录

• 前言
• 一、结构体
• • 1、链表List_t
  • 2、链表项xLIST_ITEM
  • 3、头节点xMINI_LIST_ITEM
  • 4、链表示意图
• 二、函数分析
• • 1、初始化函数vListInitialise
  • 2、初始化链表项vListInitialiseItem
  • 3、链表尾部添加节点vListInsertEnd
  • 4、按序插入节点vListInsert
  • 5、删除节点uxListRemove
• 总结

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前言

① 本文章学习完韦东山老师的 《freeRTOS系列教程：FreeRTOS的内部机制》之后做的总结。大家可前往看视频。

② 代码是云途芯片的SDK，关于FreeRTOS的源码都大同小异，无需纠结。

韦东山freeRTOS系列教程：FreeRTOS的内部机制

一、结构体

1、链表List_t

• uxNumberOfItems：表示该链表下有多少个链表节点（例如：优先级为1的任务都存在链表pxReadyTaskLists[1]中，uxNumberOfItems 等于 2，表示有两个优先级为1的任务在Ready链表中等待）
• pxIndex：指向当前正在使用的链表项item，这个pxIndex被用来遍历链表。
• xListEnd：是一个MiniListItem_t节点，是链表的最后一个节点。因为FreeRTOS定义的链表是循环双向链表，因此xListEnd也是链表的第一节点。

2、链表项xLIST_ITEM

• xItemValue：每个链表项（节点）的一个计数值，一般用来做排序。（比如把链表中的节点都按序排列，就离不开它）
• pxNext：指向后继节点。
• pxPrevious：指向前一个节点。
• pvOwner：指向拥有该节点的内核对象，一般是指TCB结构体。
• pxContainer：指向节点所在的链表xLIST。

3、头节点xMINI_LIST_ITEM

• xItemValue：每个链表项（节点）的一个计数值，一般用来做排序。（比如把链表中的节点都按序排列，就离不开它）
• pxNext：指向后继节点。
• pxPrevious ：指向前一个节点。
  （这个链表项比上面的链表项少了pvOwner和pxContainer，可以把它当成链表中的头节点/尾节点xListEnd）

4、链表示意图

在上图中，链表中元素是顺序是：item1、item2、item3、xListEnd。

list中有一个pxIndex，指向当前真在使用的item。链表的遍历过程如下：

• pxIndex初始时指向链表list中的xListEnd（数据类型MiniListItem_t）
• 要取出第一个元素时，pxIndex就会指向item1
• 再取出下一个元素时，pxIndex就会指向item2
• 再取出下一个元素时，pxIndex就会指向item3
• 再取出下一个元素时，pxIndex就会指向xListEnd
• 发现它是xListEnd时，继续去下一个元素，pxIndex就会指向item1

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二、函数分析

1、初始化函数vListInitialise

List_t中有一个Item: xListEnd，初始化链表后，结果如下：

• uxNumberOfItems等于0，表示链表尾空，链表项的数量为0。
• pxIndex指向xListEnd。
• xListEnd中的pxNext、pxPrevious指向xListEnd（表示链表是空的）。
• xListEnd中的xItemValue等于portMAX_DELAY。
  可以用下图来简述：
  

2、初始化链表项vListInitialiseItem

pxContainer指向节点所在的链表xLIST为NULL，表示不存在于任何链表。

3、链表尾部添加节点vListInsertEnd

① pxIndex = pxList->pxIndex ; 指向当前正在使用的节点itme2（若链表是空的，那么就是指向xListEnd头节点）
② pxNewListItem->pxNext = pxIndex ; 新增节点item4的下一个节点是当前正在使用的节点itme2（若链表是空的，那么就是指向xListEnd头节点）
③ pxNewListItem->pxPrevious = pxIndex->pxPrevious ;新增节点item4的上一个节点是当前正在使用的节点itme2的前节点item1（若链表是空的，那么就是指向xListEnd头节点）
④ pxIndex->pxPrevious->pxNext = pxNewListItem ;当前正在使用的节点itme2的前节点item1的后继节点是新增节点item4（若链表是空的，那么就是xListEnd头节点指向后继节点是新增节点item4）
⑤ pxIndex->pxPrevious = pxNewListItem ; 当前正在使用的节点itme2的前一节点是item4（若链表是空的，那么就是xListEnd头节点指向前一个结点是新增节点item4）
⑥ pxNewListItem->pxContainer = pxList; 新插入节点item4指向节点所在的链表pxList.

看下图更好理解：

① 所谓的尾部并不是指链表中的尾部节点，而是指插入到pxIndex指向的item2节点之前。

（Tips：因为pxIndex指向的节点表示正在使用的节点，item2使用完之后，pxIndex指向item3，接着再pxIndex指向item1。这样插入结点之后，item4就是最后一个被使用的节点。）

4、按序插入节点vListInsert

① for循环中，当pxIterator指向item2的时候，退出循环。
② pxNewListItem->pxNext = pxIterator->pxNext; 新节点item4的后继节点是item2的后继节点item3
③ pxNewListItem->pxNext->pxPrevious = pxNewListItem; 新节点item4的后继节点item3的前一节点指向新节点item4
④ pxNewListItem->pxPrevious = pxIterator; 新节点item4的前一节点是item2（pxIterator指向的节点，来源于for循环的遍历结果）
⑤ pxIterator->pxNext = pxNewListItem; item2的后继节点是新节点item4
⑥ 如果是初始值portMAX_DELAY，那就加入到最后一个位置，即xListEnd的前一项。（下面代码段）

if( xValueOfInsertion == portMAX_DELAY )
    {
        pxIterator = pxList->xListEnd.pxPrevious;
    }

看下图更好理解：

怎么插入呢？
a）先找到位置item

item(item2)->xItemValue < item_new(item4)->xItemValue

item(item3)->next（item3）->xItemValue < item_new(item4)->xItemValue
b）在item2之后插入

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5、删除节点uxListRemove

① pxItemToRemove->pxNext->pxPrevious = pxItemToRemove->pxPrevious ; 删除项item2后继节点（item3）的前一结点是删除项item2的前一节点（item1）。
② pxItemToRemove->pxPrevious->pxNext = pxItemToRemove->pxNext ; 删除项item2前一节点（item1）的后继节点是item2的后继节点（item3）
③ 如果删除项item2正处于被使用状态时候，就将索引指针pxList->pxIndex指向item2的前一节点（item1）
④ pxItemToRemove->pxContainer = NULL; item2都被删除啦，所以它的链表信息应该也被删除。

if( pxList->pxIndex == pxItemToRemove )
    {
        pxList->pxIndex = pxItemToRemove->pxPrevious;
    }

⑤ ( pxList->uxNumberOfItems ) = ( UBaseType_t ) ( pxList->uxNumberOfItems - 1U ); 链表中的节点个数减1

看下图更好理解：

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总结

博主是小白，刚开始接触FreeRTOS，如果哪里表达的有问题，还请大佬们指点指点哈。接下来，让我们在后面的博文再相会哈~