鏈表在STM32中的應用

時間  2021-03-13
標籤 git github 數組 app 函數 測試 spa debug 3d 欄目 Git 简体版
原文   原文鏈接

一、爲什麼引入鏈表

在程序中常常面臨一個問題，咱們須要保存必定數量的對象，可是對象數目是不肯定的，或者說是隨時增長或減小的。這時候最簡單的方法是建立一個足夠大的數組，用來存儲這些對象。我最近開發一個項目就遇到相似的問題，下面我把問題簡化一下。git

需求：經過PC下發一些矩形的座標和寬高信息，每一個區域有個ID編號，並在這些矩形內填充必定的數據。github

一般狀況下，最簡單易懂的作法是，限制最多5個區域，每一個區域存儲1K數據。所以設置了這樣的一個結構體（相似於面嚮對象語言裏說的成員屬性）。數組

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;

而後定義結構體的實體。app

#define Area_Num 5
#define Area_cache 1024
 
Area_Inf_Typedef Area_Info[Area_Num];
uint8_t Area_Data[Area_Num*Area_cache];//存儲區域的數據
 
/*找到ID爲5的區域，並將數據拷貝出去*/
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);
        }
    }
}

上面這種作法是最簡單易懂的，但不靈活，好比有客戶要求10個區域，可是每一個區域存儲的數據不多，根本用不到1K。雖然上面的程序已經使用了宏定義，只須要修改宏定義就能實現要求。但這意味着不一樣的客戶，須要編譯不一樣的固件。函數

#define Area_Num 10
#define Area_cache 512

這樣的程序存在的問題：測試

一、在內存資源很緊缺的單片機程序中，當區域數據不多時，這種程序的處理方法浪費了大量的內存空間。ui

二、數值固定，須要存儲更多區域，即便還有內存，仍是須要修改宏定義，從新編譯固件，不靈活。spa

這時須要引入鏈表來解決這個問題。debug

二、鏈表實現

鏈表其實是線性表的鏈式存儲結構，與數組不一樣的是，它是用一組任意的存儲單元來存儲線性表中的數據，存儲單元不必定是連續的，且鏈表的長度不是固定的，鏈表數據的這一特色使其能夠很是的方便地實現節點的插入和刪除操做。鏈表的每一個元素稱爲一個節點，每一個節點均可以存儲在內存中的不一樣的位置，爲了表示每一個元素與後繼元素的邏輯關係，以便構成「一個節點鏈着一個節點」的鏈式存儲結構，除了存儲元素自己的信息外，還要存儲其直接後繼信息，所以，每一個節點都包含兩個部分，第一部分稱爲鏈表的數據區域，用於存儲元素自己的數據信息。3d

 

 

 

對於上面的問題，咱們使用鏈表解決，須要配合內存管理才能實現。內存管理這一塊，你們能夠本身編寫內存管理驅動，也可使用C庫的malloc和free函數。如何字節編寫內存管理驅動不是本文的重點，下文將使用C庫的malloc和free函數進行內存管理。

使用鏈表的方式，在原有的成員屬性結構體的前提上，還要再封裝多一層鏈表管理。以單向鏈表爲例：

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;  //用於指向下一個
}Area_List_Inf_Typedef;
 
Area_List_Inf_Typedef *Head_Area_List; //鏈表的頭指針

因爲在定義的時候，只定義了一個頭指針，那麼它也只是個指向了Area_List_Inf_Typedef也就是鏈表結構體的指針，一樣沒有內存空間，在沒有建立新增鏈表以前，它是一個野指針。

因此，在具體應用以前，須要先執行一個初始化操做，也就是申請空間給鏈表管理結構體，而後頭指針指向這個空間。

/**
* @brief 動態區鏈表初始化
* @return int 
*/
int Area_List_Init(void)
{
  //申請鏈表類型大小的空間，並讓頭指針指向它
  Head_Area_List = (Area_List_Inf_Typedef*)malloc(sizeof(Area_List_Inf_Typedef));
  if(Head_Area_List == NULL) 
    return false;
  
  //同時要標記下一個信息爲空
  Head_Area_List->next_Area_Inf = NULL;
  return true;
}

經過PC下發一個新的區域信息後，增長新區域到鏈表末尾。

/**
* @brief 在鏈表末尾增長一個區域參數
* @param Area_Inf 增長的區域區參數指針
* @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;
  }
  
  //先申請鏈表結構體的空間，由於後續還要繼續增長
  p->next_Area_Inf =  (Area_List_Inf_Typedef*)malloc(sizeof(Area_List_Inf_Typedef));
  if(p->next_Area_Inf == NULL) 
    return false;//申請不到內存，返回失敗
  
  //指向剛剛申請的空間，併爲須要存放的動態區信息申請對應的內存
  p = p->next_Area_Inf;
  
  p->Area_Inf = (Area_Inf_Typedef*)malloc(sizeof(Area_Inf_Typedef));
  if(p->Area_Inf == NULL) 
  {
    free(p);//因爲申請失敗，先前申請的鏈表空間也要釋放
    return false;
  }    
  memcpy(p->Area_Inf,Area_Inf,sizeof(Area_Inf_Typedef));
  
  /*拷貝數據*/
  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);
  //標記這個鏈表的尾部
  p->next_Area_Inf=NULL;
  //添加成功
  return true;
}

經過PC下發一個刪除指定ID的區域命令。

/**
* @brief 根據區域ID刪除動態區
* @param num 區域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)//匹配到對應的值
    {
      temp->next_Area_Inf = p->next_Area_Inf;
      //釋放內存空間 
      free(p->Area_Inf->Area_Data);
      free(p->Area_Inf);
      free(p);
      p=temp;
      res = true;
    }
  }
  return res;
}

看了上面的驅動函數，相信你們已經明白，你們能夠自行編寫一些驅動，下面我實現的三個簡單函數。

/**
* @brief 根據區域ID找到鏈表
* @param data_p 鏈表指針
* @param num    區域ID編號
* @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)//匹配到對應的值
    {
      *data_p = p->Area_Inf;
      return true;
    }
  }
  return false;
}
/**
* @brief 刪除全部區域
* 
*/
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(" %d     %d    %d   %d    %d      %d      %s\r\n",i,p->Area_Inf->ID,p->Area_Inf->X,p->Area_Inf->Y,p->Area_Inf->Width,p->Area_Inf->Height,p->Area_Inf->Area_Data);
    i++;
  }  
  printf("----------------------end-----------------------\r\n");
}

三、測試函數

下面編寫一個測試函數，能夠測試，鏈表的初始化，增長一個區域，刪除指定區域，根據ID返回區域信息，刪除全部區域接口。

/**
* @brief 鏈表測試函數
* 
*/
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);
}

測試結果

 

 

 

IAR和keil工程代碼開源地址：

https://github.com/strongercjd/STM32_Linklist

若是你們手中有板子能夠調試，能夠看《一文了解串口打印》文章，使用串口打印。若是臨時沒有板子能夠debug，能夠模擬測試，IAR設置以下：

選擇Simulator調試

 

 

 打開View->TerminalI/O，就能夠看到打印信息

 

 

 

 

點擊查看本文所在的專輯，STM32F207教程

相關文章
相關標籤/搜索
每日一句
    每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。
本站公眾號
   歡迎關注本站公眾號,獲取更多信息
聯繫我們 最近搜索 最新文章 沪ICP备13005482号-10 MyBatis教程 SQL 教程 MySQL教程 Java 教程 Thymeleaf 教程 Hibernate教程 Spring教程 Redis教程