深入理解TAILQ队列

宏名称

操作

TAILQ_INIT

初始化队列

TAILQ_FOREACH

对队列进行遍历操作

TAILQ_INSERT_BEFORE

在指定元素之前插入元素

TAILQ_INSERT_TAIL

在队列尾部插入元素

TAILQ_EMPTY

检查队列是否为空

TAILQ_REMOVE

从队列中移除元素

TAILQ_INSERT_AFTER            在指定元素之后插入元素

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1.描述前一个和下一个元素的结构体

458 #define TAILQ_ENTRY(type)                       \459 struct {                                \460     struct type *tqe_next;  /* next element */          \461     struct type **tqe_prev; /* address of previous next element */  \462     TRACEBUF                            \463 }

这是TAILQ对两个指向前后两个元素指针的抽象，抽象为TAILQ_ENTRY结构体：tqe_next是指向下一个元素的指针，tqe_prev是一个二级指针，指针变量的地址，是前一个元素的tqe_next的地址，解引用(*tqe_prev)之后就是本元素的内存地址；TRACEBUF是一个调试相关的宏，我们先不管它。举例： 我们声明一个结构体，这个结构体只有一个int型整数，还有前驱和后继指针。

struct int_node{int num;TAILQ_ENTRY(int_node);};

2.队列头
TAILQ把整个队列头单独抽象为一个结构体TAILQ_HEAD，如下：

445 /*446  * Tail queue declarations.447  */448 #define TAILQ_HEAD(name, type)                      \449 struct name {                               \450     struct type *tqh_first; /* first element */         \451     struct type **tqh_last; /* addr of last next element */     \452     TRACEBUF                            \453 }

这个宏实际上使用的时候，会展开成为一个结构体，tqh_first是一个一级指针，指向队列中的第一个元素；tqh_last是一个二级指针，它指向最后一个元素中的tqe_next（请参考上面的TAILQ_ENTRY），也就是最后一个元素的tqe_next的地址，指针的地址就是二级指针；TRACEBUF是一个用来调试的宏，不用管它。举例： 声明一个叫做queue_head的队列头：

TAILQ_HEAD(my_int_struct, my_int) queue_head;

用下面的宏初始化这个队列头：

534 #define TAILQ_INIT(head) do {                       \535     TAILQ_FIRST((head)) = NULL;                 \536     (head)->tqh_last = &TAILQ_FIRST((head));            \537     QMD_TRACE_HEAD(head);                       \538 } while (0)

3.插入元素
插入元素用TAILQ_INSERT_TAIL宏，由于TAILQ中有一个tqh_last的二级指针，所以插入元素直接插到队尾，仅用O(1)时间。

578 #define TAILQ_INSERT_TAIL(head, elm, field) do {            \579     QMD_TAILQ_CHECK_TAIL(head, field);              \580     TAILQ_NEXT((elm), field) = NULL;                \581     (elm)->field.tqe_prev = (head)->tqh_last;           \582     *(head)->tqh_last = (elm);                  \583     (head)->tqh_last = &TAILQ_NEXT((elm), field);           \584     QMD_TRACE_HEAD(head);                       \585     QMD_TRACE_ELEM(&(elm)->field);                  \586 } while (0)

QMD_TAILQ_CHECK_TAIL，QMD_TRACE_HEAD，QMD_TRACE_ELEM这三个宏和调试信息相关和做一些必要的检查，我们可以先不管；这个宏就是在调整相关的指针指向。

4.删除元素
删除元素用TAILQ_REMOVE宏

596 #define TAILQ_REMOVE(head, elm, field) do {             \597     QMD_SAVELINK(oldnext, (elm)->field.tqe_next);           \598     QMD_SAVELINK(oldprev, (elm)->field.tqe_prev);           \599     QMD_TAILQ_CHECK_NEXT(elm, field);               \600     QMD_TAILQ_CHECK_PREV(elm, field);               \601     if ((TAILQ_NEXT((elm), field)) != NULL)             \602         TAILQ_NEXT((elm), field)->field.tqe_prev =      \603             (elm)->field.tqe_prev;              \604     else {                              \605         (head)->tqh_last = (elm)->field.tqe_prev;       \606         QMD_TRACE_HEAD(head);                   \607     }                               \608     *(elm)->field.tqe_prev = TAILQ_NEXT((elm), field);      \609     TRASHIT(*oldnext);                      \610     TRASHIT(*oldprev);                      \611     QMD_TRACE_ELEM(&(elm)->field);                  \612 } while (0)

QMD_SAVELINK，QMD_TAILQ_CHECK_NEXT，QMD_TAILQ_CHECK_PREV，TRASHIT，同样先不管这几个宏。

5.队列中的第一个元素

512 #define TAILQ_FIRST(head)   ((head)->tqh_first)

6.当前元素的下一个元素

591 #define TAILQ_NEXT(elm, field) ((elm)->field.tqe_next)

这个宏比较简单。
7.遍历链表中的每一个元素
用宏TAILQ_FOREACH

514 #define TAILQ_FOREACH(var, head, field)                 \515     for ((var) = TAILQ_FIRST((head));               \516         (var);                          \517         (var) = TAILQ_NEXT((var), field))

这个宏就比较简单了，用临时变量var来遍历链表中的每一个元素。 

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完整实例：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <sys/queue.h>/*  定义一个结构体，它只是尾队列的一个元素  它必须包含一个TAILQ_ENTRY来指向上一个和下一个元素*/struct tailq_entry {    int value;    TAILQ_ENTRY(tailq_entry) entries;};//定义队列的头部TAILQ_HEAD(, tailq_entry) my_tailq_head;int main(int argc, char  *argv[]){    //定义一个结构体指针    struct tailq_entry *item;    //定义另外一个指针    struct tailq_entry *tmp_item;        //初始化队列    TAILQ_INIT(&my_tailq_head);    int i;    //在队列里添加10个元素    for(i=0; i<10; i++) {        //申请内存空间        item = malloc(sizeof(*item));        if (item == NULL) {            perror("malloc failed");            exit(-1);        }        //设置值        item->value = i;        /*           将元素加到队列尾部           参数1：指向队列头的指针           参数2：要添加的元素           参数3：结构体的变量名        */        TAILQ_INSERT_TAIL(&my_tailq_head, item, entries);    }    //遍历队列    printf("Forward traversal: ");    TAILQ_FOREACH(item, &my_tailq_head, entries) {        printf("%d ",item->value);    }    printf("\n");    //添加一个新的元素    printf("Adding new item after 5: ");    TAILQ_FOREACH(item, &my_tailq_head, entries) {        if (item->value == 5) {            struct tailq_entry *new_item = malloc(sizeof(*new_item));            if (new_item == NULL) {                perror("malloc failed");                exit(EXIT_FAILURE);            }            new_item->value = 10;            //插入一个元素            TAILQ_INSERT_AFTER(&my_tailq_head, item, new_item, entries);            break;        }    }    TAILQ_FOREACH(item, &my_tailq_head, entries) {        printf("%d ", item->value);    }    printf("\n");    //删除一个元素    printf("Deleting item with value 3: ");    for(item = TAILQ_FIRST(&my_tailq_head); item != NULL; item = tmp_item) {        if (item->value == 3) {            //删除一个元素            TAILQ_REMOVE(&my_tailq_head, item, entries);            //释放不需要的内存单元            free(item);            break;        }        tmp_item = TAILQ_NEXT(item, entries);    }    TAILQ_FOREACH(item, &my_tailq_head, entries) {        printf("%d ", item->value);    }    printf("\n");    //清空队列    while (item = TAILQ_FIRST(&my_tailq_head)) {        TAILQ_REMOVE(&my_tailq_head, item, entries);        free(item);    }    //查看是否为空    if (!TAILQ_EMPTY(&my_tailq_head)) {        printf("tail queue is  NOT empty!\n");    }    return 0;    }