鏈表在STM32中怎么用

這篇文章主要為大家展示了“鏈表在STM32中怎么用”，內(nèi)容簡(jiǎn)而易懂，條理清晰，希望能夠幫助大家解決疑惑，下面讓小編帶領(lǐng)大家一起研究并學(xué)習(xí)一下“鏈表在STM32中怎么用”這篇文章吧。

1、為何引入鏈表

在程序中經(jīng)常面臨一個(gè)問(wèn)題，我們需要保存一定數(shù)量的對(duì)象，但是對(duì)象數(shù)目是不確定的，或者說(shuō)是隨時(shí)增加或減少的。這時(shí)候最簡(jiǎn)單的方法是創(chuàng)建一個(gè)足夠大的數(shù)組，用來(lái)存儲(chǔ)這些對(duì)象。我最近開發(fā)一個(gè)項(xiàng)目就遇到類似的問(wèn)題，下面我把問(wèn)題簡(jiǎn)化一下。

需求：通過(guò)PC下發(fā)一些矩形的坐標(biāo)和寬高信息，每個(gè)區(qū)域有個(gè)ID編號(hào)，并在這些矩形內(nèi)填充一定的數(shù)據(jù)。

通常情況下，最簡(jiǎn)單易懂的做法是，限制最多5個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域存儲(chǔ)1K數(shù)據(jù)。因此設(shè)置了這樣的一個(gè)結(jié)構(gòu)體（類似于面向?qū)ο笳Z(yǔ)言里說(shuō)的成員屬性）。

typedef struct Area_Inf
{
  uint8_t ID;
  uint8_t X;
  uint8_t Y;
  uint8_t Width;
  uint8_t Height;
  uint8_t data_len;
}Area_Inf_Typedef;

然后定義結(jié)構(gòu)體的實(shí)體。

#define Area_Num 5
#define Area_cache 1024
 
Area_Inf_Typedef Area_Info[Area_Num];
uint8_t Area_Data[Area_Num*Area_cache];//存儲(chǔ)區(qū)域的數(shù)據(jù)
 
/*找到ID為5的區(qū)域，并將數(shù)據(jù)拷貝出去*/
void main()
{
    uint8_t i;
    uint8_t data[1024];
    for(i = 0;i < Area_Num;i++)
    {
        if(Area_Info[i].ID == 5)
        {
            memcpy(data,&Area_Data[i*Area_cache ],Area_Info[i].data_len);
        }
    }
}

上面這種做法是最簡(jiǎn)單易懂的，但不靈活，比如有客戶要求10個(gè)區(qū)域，但是每個(gè)區(qū)域存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)很少，根本用不到1K。雖然上面的程序已經(jīng)使用了宏定義，只需要修改宏定義就能實(shí)現(xiàn)要求。但這意味著不同的客戶，需要編譯不同的固件。

#define Area_Num 10
#define Area_cache 512

這樣的程序存在的問(wèn)題：

1、在內(nèi)存資源很緊缺的單片機(jī)程序中，當(dāng)區(qū)域數(shù)據(jù)很少時(shí)，這種程序的處理方法浪費(fèi)了大量的內(nèi)存空間。

2、數(shù)值固定，需要存儲(chǔ)更多區(qū)域，即使還有內(nèi)存，還是需要修改宏定義，重新編譯固件，不靈活。

這時(shí)需要引入鏈表來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

2、鏈表實(shí)現(xiàn)

鏈表實(shí)際上是線性表的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)，與數(shù)組不同的是，它是用一組任意的存儲(chǔ)單元來(lái)存儲(chǔ)線性表中的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)單元不一定是連續(xù)的，且鏈表的長(zhǎng)度不是固定的，鏈表數(shù)據(jù)的這一特點(diǎn)使其可以非常的方便地實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的插入和刪除操作。鏈表的每個(gè)元素稱為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以存儲(chǔ)在內(nèi)存中的不同的位置，為了表示每個(gè)元素與后繼元素的邏輯關(guān)系，以便構(gòu)成“一個(gè)節(jié)點(diǎn)鏈著一個(gè)節(jié)點(diǎn)”的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)，除了存儲(chǔ)元素本身的信息外，還要存儲(chǔ)其直接后繼信息，因此，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都包含兩個(gè)部分，第一部分稱為鏈表的數(shù)據(jù)區(qū)域，用于存儲(chǔ)元素本身的數(shù)據(jù)信息。

對(duì)于上面的問(wèn)題，我們使用鏈表解決，需要配合內(nèi)存管理才能實(shí)現(xiàn)。內(nèi)存管理這一塊，大家可以自己編寫內(nèi)存管理驅(qū)動(dòng)，也可以使用C庫(kù)的malloc和free函數(shù)。如何字節(jié)編寫內(nèi)存管理驅(qū)動(dòng)不是本文的重點(diǎn)，下文將使用C庫(kù)的malloc和free函數(shù)進(jìn)行內(nèi)存管理。

使用鏈表的方式，在原有的成員屬性結(jié)構(gòu)體的前提上，還要再封裝多一層鏈表管理。以單向鏈表為例：

typedef struct Area_Inf
{
  uint8_t ID;
  uint8_t X;
  uint8_t Y;
  uint8_t Width;
  uint8_t Height;
  uint8_t data_len;
  uint8_t* Area_Data;
}Area_Inf_Typedef; 
 
typedef struct Area_List_Inf
{
  Area_Inf_Typedef *Area_Inf;
  struct Area_List_Inf *next_Area_Inf;  //用于指向下一個(gè)
}Area_List_Inf_Typedef;
 
Area_List_Inf_Typedef *Head_Area_List; //鏈表的頭指針

由于在定義的時(shí)候，只定義了一個(gè)頭指針，那么它也只是個(gè)指向了Area_List_Inf_Typedef也就是鏈表結(jié)構(gòu)體的指針，同樣沒有內(nèi)存空間，在沒有創(chuàng)建新增鏈表之前，它是一個(gè)野指針。

所以，在具體應(yīng)用之前，需要先執(zhí)行一個(gè)初始化操作，也就是申請(qǐng)空間給鏈表管理結(jié)構(gòu)體，然后頭指針指向這個(gè)空間。

/**
* @brief 動(dòng)態(tài)區(qū)鏈表初始化
* @return int 
*/
int Area_List_Init(void)
{
  //申請(qǐng)鏈表類型大小的空間，并讓頭指針指向它
  Head_Area_List = (Area_List_Inf_Typedef*)malloc(sizeof(Area_List_Inf_Typedef));
  if(Head_Area_List == NULL) 
    return false;
  
  //同時(shí)要標(biāo)記下一個(gè)信息為空
  Head_Area_List->next_Area_Inf = NULL;
  return true;
}

通過(guò)PC下發(fā)一個(gè)新的區(qū)域信息后，增加新區(qū)域到鏈表末尾。

/**
* @brief 在鏈表末尾增加一個(gè)區(qū)域參數(shù)
* @param Area_Inf 增加的區(qū)域區(qū)參數(shù)指針
* @return int 
*/
int Add_Area_ToList(Area_Inf_Typedef *Area_Inf)
{
  Area_List_Inf_Typedef *p = Head_Area_List;
  while(p->next_Area_Inf!=NULL)
  {
    p = p->next_Area_Inf;
  }
  
  //先申請(qǐng)鏈表結(jié)構(gòu)體的空間，因?yàn)楹罄m(xù)還要繼續(xù)增加
  p->next_Area_Inf =  (Area_List_Inf_Typedef*)malloc(sizeof(Area_List_Inf_Typedef));
  if(p->next_Area_Inf == NULL) 
    return false;//申請(qǐng)不到內(nèi)存，返回失敗
  
  //指向剛剛申請(qǐng)的空間，并為需要存放的動(dòng)態(tài)區(qū)信息申請(qǐng)對(duì)應(yīng)的內(nèi)存
  p = p->next_Area_Inf;
  
  p->Area_Inf = (Area_Inf_Typedef*)malloc(sizeof(Area_Inf_Typedef));
  if(p->Area_Inf == NULL) 
  {
    free(p);//由于申請(qǐng)失敗，先前申請(qǐng)的鏈表空間也要釋放
    return false;
  }    
  memcpy(p->Area_Inf,Area_Inf,sizeof(Area_Inf_Typedef));
  
  /*拷貝數(shù)據(jù)*/
  p->Area_Inf->Area_Data = (uint8_t*)malloc(Area_Inf->data_len);
  if(p->Area_Inf->Area_Data == NULL) 
  {
    free(p->Area_Inf);
    free(p);
    return false;
  }
  memcpy(p->Area_Inf->Area_Data,Area_Inf->Area_Data,Area_Inf->data_len);
  //標(biāo)記這個(gè)鏈表的尾部
  p->next_Area_Inf=NULL;
  //添加成功
  return true;
}

通過(guò)PC下發(fā)一個(gè)刪除指定ID的區(qū)域命令。

/**
* @brief 根據(jù)區(qū)域ID刪除動(dòng)態(tài)區(qū)
* @param num 區(qū)域ID
* @return int 
*/
int Delete_Area_Accordingn_ID(int num)
{
  int res = false;
  Area_List_Inf_Typedef *p = Head_Area_List;
  
  while(p->next_Area_Inf!=NULL)
  {
    Area_List_Inf_Typedef *temp = p;
    p = p->next_Area_Inf;
    if(p->Area_Inf->ID == num)//匹配到對(duì)應(yīng)的值
    {
      temp->next_Area_Inf = p->next_Area_Inf;
      //釋放內(nèi)存空間 
      free(p->Area_Inf->Area_Data);
      free(p->Area_Inf);
      free(p);
      p=temp;
      res = true;
    }
  }
  return res;
}

看了上面的驅(qū)動(dòng)函數(shù)，相信大家已經(jīng)明白，大家可以自行編寫一些驅(qū)動(dòng)，下面我實(shí)現(xiàn)的三個(gè)簡(jiǎn)單函數(shù)。

/**
* @brief 根據(jù)區(qū)域ID找到鏈表
* @param data_p 鏈表指針
* @param num    區(qū)域ID編號(hào)
* @return int 
*/
int Find_Area_According_ID(Area_Inf_Typedef **data_p,int num)
{
  Area_List_Inf_Typedef *p =  Head_Area_List;
  while(p->next_Area_Inf!=NULL)
  {
    p = p->next_Area_Inf;
    if(p->Area_Inf->ID == num)//匹配到對(duì)應(yīng)的值
    {
      *data_p = p->Area_Inf;
      return true;
    }
  }
  return false;
}
/**
* @brief 刪除所有區(qū)域
* 
*/
int Delete_All_Area(void)
{
  int res = false;
  Area_List_Inf_Typedef *p =  Head_Area_List;
  while(p->next_Area_Inf!=NULL)
  {
    Area_List_Inf_Typedef *temp = p;
    p = p->next_Area_Inf;
    temp->next_Area_Inf = p->next_Area_Inf;
    //釋放內(nèi)存空間 
    free(p->Area_Inf->Area_Data);
    free(p->Area_Inf);
    free(p);
    p=temp;
    res = true;
  }
  return res;
}
/**
* @brief 打印鏈表信息
* 
*/
void Printf_Area_Inf(void)
{
  int i=0;
  Area_List_Inf_Typedef *p =  Head_Area_List;
  printf("list   ID   X   Y   Width   Height   Area_Data\r\n");
  
  while(p->next_Area_Inf!=NULL)
  {
    p = p->next_Area_Inf;
    printf(">

3、測(cè)試函數(shù)

下面編寫一個(gè)測(cè)試函數(shù)，可以測(cè)試，鏈表的初始化，增加一個(gè)區(qū)域，刪除指定區(qū)域，根據(jù)ID返回區(qū)域信息，刪除所有區(qū)域接口。

/**
* @brief 鏈表測(cè)試函數(shù)
* 
*/
void list_main()
{
  int i,j;
  Area_Inf_Typedef temp;
  Area_Inf_Typedef **data_p;
  data_p = NULL;
  printf("------------------List test---------------------\r\n"); 
  if(!Area_List_Init( ))
  {
    printf("Memory fail..\r\n");
  }
  for(i=0;i<5;i++)
  {
    temp.ID = i;
    temp.X = 5+i;
    temp.Y = i;
    temp.Width = 10+i;
    temp.Height = 10+i;
    temp.data_len = i+1;
    temp.Area_Data = (uint8_t*)malloc(temp.data_len+1);
    for(j=0;j<temp.data_len;j++)
    {
      temp.Area_Data[j] = j+0x30;
    }
    temp.Area_Data[j] = 0;
    if(!Add_Area_ToList(&temp))
    {
      printf("Add Area %d Area_Info fail\r\n",i);
    }
  }
  
  Printf_Area_Inf();
  printf("\r\n-------------Delete ID of Area is 3-------------\r\n");
  Delete_Area_Accordingn_ID(3);
  Printf_Area_Inf();
  
  temp.ID = 9;
  temp.data_len = 10;
  temp.Area_Data = (uint8_t*)malloc(temp.data_len+1);
  for(j=0;j<temp.data_len;j++)
  {
    temp.Area_Data[j] = j+0x30;
  }
  temp.Area_Data[j] = 0;
  if(!Add_Area_ToList(&temp))
  {
    printf("Add Area %d info fail\r\n",temp.ID);
  }
  printf("\r\n--------------Add ID of Area is 9---------------\r\n");
  Printf_Area_Inf();
  
  Find_Area_According_ID(data_p,2);
  temp.ID = (*data_p)->ID;
  
  Delete_All_Area();
  printf("\r\n--------------Delete All Area-------------------\r\n");
  Printf_Area_Inf();
  
  while(1);
}

測(cè)試結(jié)果

IAR和keil工程代碼開源地址：

https://github.com/strongercjd/STM32_Linklist

如果大家手中有板子可以調(diào)試，使用串口打印。如果臨時(shí)沒有板子可以debug，可以模擬測(cè)試，IAR設(shè)置如下：

選擇Simulator調(diào)試

以上是“鏈表在STM32中怎么用”這篇文章的所有內(nèi)容，感謝各位的閱讀！相信大家都有了一定的了解，希望分享的內(nèi)容對(duì)大家有所幫助，如果還想學(xué)習(xí)更多知識(shí)，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道！