一、简而言之

在百度百科里面摘取了一段关于队列(queue)的介绍：

队列是一种特殊的线性表，特殊之处在于它只允许在表的前端(front)进行删除操作，而在表的后端(rear)进行插入操作，和栈一样，队列是一种操作受限制的线性表。

二、一般而言

这里是对就一般而言， 队列的结构，操作方法等的表述。

2.1 结构

以下为队列的结构示意图

2.2 实现分类

一般来说，队列有两类实现方式：

数组实现：暂时将其称为有限队列，根据创建队列是传入的size，创建相应size的数组来作为队列的载体，一般都会以循环的方式利用数组，也可看作循环队列。

优点：预先分配好内存，在入队和出队过程中不会重新分配内存，有一定时间上的优势。

缺点：因必须预先分配好内存，所以存在内存空间浪费的问题(比如分配了10个元素，但很多时候却只有5个有效元素)，元素数目固定，不够灵活。

链表实现：可称其为链式队列，使用链表来实现队列，理论上这样的队列可以无限延伸，当然根据实际需要，可以人为的限制队列长度，让其表现的和数组实现方式差不多。

优点： 无需预先分配内存，所以不存在空间浪费的问题(虽然会多一个指针域，但也基本可以接受)，队列长度可限制也可不限制，较为灵活。

缺点： 入队出队分别需要分配和释放元素节点，在时间上会略微慢于数组实现。

总的来说，在可以确定队列长度最大值的情况下，建议用循环队列，如果你无法预估队列的长度时，则用链队列。

2.3 基本操作

这里主要指的是队列的入队(enqueue)与出队(dequeue)，对于链式队列来说，其入队和出队也就是链表的尾部插入与移除头部节点，这里就不多说，主要说一下以数组实现的循环链表的具体实现(其中head和tail都是表示数组的下标)。

入队： 如上面的循环队列示意图，入队操作，需要先判断tail节点的下一个位置是否是head，如果是就表示队列已满，无法入队，如果不是，那就可以入队，也即是将元素放入tail的下一个位置，最后将tail加一(也就是指向最终的尾元素)，其伪代码如下：

/** 取余保证，当tail = size - 1 时，转回到0 */

int tail = (queue->tail + 1) % queue->size;

if (tail ！= queue->head)

{ /** 此处这样写，是因为正常情况下，非满的情况多于满了的情况，这样写可以稍微的加快点执行速度 */

queue->elems[queue->tail] = elem;

queue->tail = tail;

}

else /** 此时队列已满 */

{

printf("the queue is full!");

}

出队： 先判断 tail 和head是否相等，如果相等，就比较队列已空，无元素可出，不等则表示非空。此时需要取出head对于位置的元素，然后将head加1(当然，为了能够在head 增加到数组尾部时能够转回到首部，那么这里其实需要 将head加1与队列的size取余再赋值给head)，其伪代码如下：

elem_type elem = elem_null; /** 初始化元素 */

if(queue->tail ！= queue->head) /** 判断队列不为空 */

{/**这样写的作用与上一段伪代码的作用是一样的 */

elem = queue->elems[queue->head];

/** 取余保证，当head= size - 1 时，转回到0 */

queue->head = (queue->head+1) % queue->size;

}

else /** 此时队列已空 */

{

printf("the queue is empty \n");

}

return elem;

三、和盘托出

这里就是我的具体实现。目前我实现的是无限队列(链式队列 )，链表就是前一章实现的list。

其头文件如下：

#ifndef __TINY_QUEUE_H__

#define __TINY_QUEUE_H__

#include "general_type.h"

#ifdef __cplusplus

extern "C" {

#endif

/***************************************************************************

*

* macro declaration

*

***************************************************************************/

/***************************************************************************

*

* data structure declaration

*

***************************************************************************/

/** the callback function for free item */

typedef void (*tfQueueItemFreeFunc_t)(void* item);

/***************************************************************************

*

* API declaration

*

***************************************************************************/

/**

*@brief create a queue instance

*

*@param none

*

*@return success: queue instance handle, fail: NULL.

*@see

*

*/

G_API GPHD tfQueueCreate(void);

/**

*@brief destroy a queue instance

*

*@param queue [in] pointer to queue instance

*

*@return none.

*@see

*

*/

G_API void tfQueueDestroy(GPHD queue);

/**

*@brief clear(remove and free) all item in queue

*

*@param queue [in] pointer to queue instance

*@param item_free [in] callbck function for free item.

*

*@return none.

*@see

*

*/

G_API void tfQueueClear(GPHD queue, tfQueueItemFreeFunc_t item_free);

/**

*@brief append a item to current queue.

*

*@param queue [in] pointer to queue instance

*@param item [in] pointer new item.

*

*@return success: GTRUE, fail: GFALSE

*@see

*

*/

G_API GBOL tfQueueEnQueue(GPHD queue, void* item);

/**

*@brief pop a item from current queue

*

*@param queue [in] pointer to queue instance

*

*@return success: item handle, fail: NULL.

*@see

*

*/

G_API void *tfQueueDeQueue(GPHD queue);

/**

*@brief get the count of item in current queue.

*

*@param queue [in] pointer to queue instance

*

*@return how many item in current queue.

*@see

*

*/

G_API GU32 tfQueueLength(GPHD queue);

#ifdef __cplusplus

}

#endif

#endif //end of __TINY_QUEUE_H__

其源文件如下：

#include

#include "general_macro.h"

#include "tiny_queue.h"

#include "tiny_list.h"

#include "vos_mem.h"

/***************************************************************************

*

* macro declaration

*

***************************************************************************/

#define LOGE printf

#define LOGD printf

#define LOGW printf

/***************************************************************************

*

* data structure declaration

*

***************************************************************************/

/** data structure for item */

typedef struct my_queue_item_s

{

tiny_list_node_t node;

void* data;

}my_queue_item_t;

/** data structure for queue */

typedef struct my_queue_s

{

tiny_list_t items;

}my_queue_t;

/***************************************************************************

*

* inner API define

*

***************************************************************************/

static my_queue_item_t* tqItemNew(void* data)

{

my_queue_item_t* item = (my_queue_item_t*)memAlloc(sizeof(my_queue_item_t));

if (item)

{

item->data = data;

}

return item;

}

/***************************************************************************

*

* API define

*

***************************************************************************/

GPHD tfQueueCreate(void)

{

my_queue_t* mq = (my_queue_t*)memAlloc(sizeof(my_queue_t));

if (mq)

{

memset(mq, 0, sizeof(*mq));

tfListInitialize(&(mq->items), memFree);

}

else

{

LOGE("alloc queue instance failed\n");

}

return mq;

}

void tfQueueDestroy(GPHD queue)

{

if (queue)

{

my_queue_t* mq = (my_queue_t*)queue;

tiny_list_t* tl = &(mq->items);

GU32 left_count = tfListCount(tl);

if (left_count > 0)

{

LOGW("here have: %d items in queue, it's maybe lead to memory leak\n", left_count);

}

tfListClear(tl);

memFree(queue);

}

}

void tfQueueClear(GPHD queue, tfQueueItemFreeFunc_t item_free)

{

if (queue)

{

my_queue_t* mq = (my_queue_t*)queue;

tiny_list_t* tl = &(mq->items);

if (item_free)

{

tiny_list_node_t* node = tfListFront(tl);

while (node)

{

my_queue_item_t* mqi = (my_queue_item_t*)node;

item_free(mqi->data);

node = node->next;

}

}

else

{

LOGW("item_free is NULL, so here wouldn't free item, it maybe lead to memory leak\n");

}

tfListClear(tl);

}

}

GBOL tfQueueEnQueue(GPHD queue, void* item)

{

GBOL ret = GFALSE;

if (queue)

{

my_queue_t* mq = (my_queue_t*)queue;

tiny_list_t* tl = &(mq->items);

my_queue_item_t* mqi = tqItemNew(item);

GCHECK(mqi);

tfListPushBack(tl, (tiny_list_node_t*)mqi);

/** todo, is need check push to list is successed ?? */

ret = GTRUE;

}

return GFALSE;

}

void *tfQueueDeQueue(GPHD queue)

{

void* item = NULL;

if (queue)

{

my_queue_t* mq = (my_queue_t*)queue;

tiny_list_t* tl = &(mq->items);

my_queue_item_t* node = (my_queue_item_t*)tfListFront(tl);

if (node)

{

item = node->data;

tfListPopFront(tl); /** remove head node from list */

}

}

return item;

}

GU32 tfQueueLength(GPHD queue)

{

GU32 ret = 0;

if (queue)

{

my_queue_t* mq = (my_queue_t*)queue;

ret = tfListCount(&(mq->items));

}

return ret;

}

其中的 vos_mem.h是我封装的虚拟系统接口中关于memory操作的部分，以作跨平台使用，以上源文件中使用到的memAlloc，memFree可以简单的理解为标准的malloc和free。general_macro.h可以去看第九章。

四、扪心自问

这里只是实现了无限队列的情况，如果后续在开发的过程中还需要有限队列的话，再添加相关接口与实现代码。