c语言数据结构实现-链式队列

一、背景需求

在上一篇文章中介绍了数组实现的队列，本章节再补充一个链式的队列，实现动态插入空间的操作。

二、相关知识

链式队列由环形链表实现，通过链表头和链表尾的操作，完成了队列入列出列的功能。

如图所示，空队列时至少需要一个空节点，表示为队列头和队列尾，相当于哨兵的作用；

入列：新增节点插入到队列尾，并更新 tail 指针；出列：更新 head 位置，释放原来 head节点，返回现有位置的 data；

三、实现

相关数据结构

struct list_node_t {    struct list_node_t *next;    void *data;};typedef struct queue{    size_t max_size;    size_t used_num;    struct list_node_t *head;    struct list_node_t *tail;} queue_t;

初始化函数，对于生成图1的空队列，注意初始化时尾节点指向头节点

queue_t *queue_alloc(size_t max_size){    queue_t *pqueue = NULL;    pqueue = calloc(1, sizeof(queue_t));    if ( !pqueue ) {         return NULL;    }       /* Head is nil */    pqueue->head = calloc(1, sizeof(struct list_node_t));    if ( !pqueue->head ) {         return NULL;    }       pqueue->head->next = NULL;    pqueue->head->data = NULL;    /* Reset tail means empty */    pqueue->tail = pqueue->head;    pqueue->max_size = max_size;    pqueue->used_num = 0;    return pqueue;}

入列操作，对于图2的步骤，新增节点后加入到队列尾

int queue_push(queue_t *pqueue, void *nill, void *pdata){    struct list_node_t *pnode = NULL;    if ( !pqueue ) {        return FAILURE;    }    if ( queue_isfull(pqueue) ) {        return FAILURE;    }    pnode = calloc(1, sizeof(struct list_node_t));    if ( !pnode ) {        return FAILURE;    }    pnode->data = pdata;    pnode->next = NULL;    pqueue->tail->next = pnode;    pqueue->tail = pnode;    pqueue->used_num++;    return SUCCESS;}

出列操作，对应图3步骤，注意data数据为外部维护的数据结构，队列内部只做索引维护。

void *queue_pop(queue_t *pqueue){    struct list_node_t *prev = NULL;    if ( !pqueue ) {        return NULL;    }    if ( queue_isempty(pqueue) ) {        return NULL;    }    prev = pqueue->head;    pqueue->head = pqueue->head->next;    FREE_POINTER(prev);    return pqueue->head->data;}

四、总结

相比于数据队列，链式队列空间使用较少，同样也可用于单生产者-单消费者的无锁队列实现。

注意data数据为外部维护的数据，队列内部只是做指针索引管理，并不进行内容的修改。