【freertos-kernel】list

freertos list

  • 基本類型
  • 結構體
    • ListItem_t （list.h）
    • List_t （list.h）
  • 宏函數
  • 函數
    • vListInitialise
    • vListInitialiseItem
    • vListInsertEnd
    • vListInsert
    • uxListRemove

基本類型

freertos為了兼容性，重新定義了基本類型，像BaseType_t，TickType_t等等，這些定義都在portable文件夾下對應編譯器文件夾下對應內核文件夾的portmacro.h里。比如armcm3下的BaseType_t就是long類型，我一直以為long是64位，就很奇怪，不應該是32位嗎，問了ai查了資料后才明白了，了解到數據模型。重新定義基本類型可以屏蔽cpu內核和編譯器對數據類型位數的影響，為了讓常用數據類型與cpu位數匹配。看到這我也是第一次對這個問題比以前有更深入一點的研究，為了統一理解，引入了 數據模型 ，有ILP32，LP64，LLP64等等，I表示int，L表示long，P表示指針類型，比如ILP32就是int,long,指針都是32位的，主要是解決一些有位數差異的類型。

結構體

ListItem_t （list.h）

鏈表節點

struct xLIST_ITEM
{listFIRST_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUEconfigLIST_VOLATILE TickType_t xItemValue;struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxNext;struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxPrevious;void * pvOwner;struct xLIST * configLIST_VOLATILE pxContainer;listSECOND_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE
};
typedef struct xLIST_ITEM ListItem_t;#if ( configUSE_MINI_LIST_ITEM == 1 )struct xMINI_LIST_ITEM{listFIRST_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUEconfigLIST_VOLATILE TickType_t xItemValue;struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxNext;struct xLIST_ITEM * configLIST_VOLATILE pxPrevious;};typedef struct xMINI_LIST_ITEM MiniListItem_t;
#elsetypedef struct xLIST_ITEM      MiniListItem_t;
#endif
  • listFIRST_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE和listSECOND_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE見名知義，鏈表節點完整性檢查值，具體定義在本結構體定義的前面，如果configUSE_LIST_DATA_INTEGRITY_CHECK_BYTES配置為1的時候這兩個宏會被定義成TickType_t的字段，如果配置為0就啥也沒有。
  • 關于configLIST_VOLATILE的說明在list.h開頭，鏈表結構體的成員變量是從中斷中被修改的，因此從理論上來說應該將它們聲明為 volatile。然而，這些成員變量僅在“功能上是原子性”的方式下被修改（即在臨界區或調度器掛起期間進行修改），并且它們要么是通過引用傳入函數的，要么是通過一個 volatile 變量進行索引訪問的。因此，在目前為止測試的所有使用場景中，可以省略 volatile 修飾符，從而帶來一定程度的性能提升，而不會對功能行為產生不良影響。目前為止IAR、ARM 和 GCC 編譯器在設置為最大優化級別時所生成的匯編指令已經被檢查過，可以不加，但是隨著編譯器的發展可能會被錯誤優化，遇到這種情況可以在FreeRTOSConfig.h添加#define configLIST_VOLATILE volatile。
  • pxNext指向下一個節點。pxPrevious指向前一個結點。pvOwner指向一些與節點相關的其他數據，可能指向任務控制塊等，pxContainer指向當前鏈表項所屬的鏈表，可用于判斷該項是否已加入某個鏈表。xItemValue節點值 我猜測可能和任務分配時間有關 。
  • 還提供了一種迷你鏈表節點，去除了pvOwner和pxContainer兩個字段，只保留了鏈表結構部分。

List_t （list.h）

給調度器使用的鏈表。

typedef struct xLIST
{listFIRST_LIST_INTEGRITY_CHECK_VALUE	//完成性檢查值configLIST_VOLATILE UBaseType_t uxNumberOfItems;ListItem_t * configLIST_VOLATILE pxIndex;MiniListItem_t xListEnd;listSECOND_LIST_INTEGRITY_CHECK_VALUE	//完成性檢查值
} List_t;
  • uxNumberOfItems當前鏈表中的節點數量。pxIndex用于遍歷鏈表的指針,相當于一個游標。xListEnd是特殊的鏈表節點，從源碼注釋來看，xItemValue是最大可能值，它永遠位于鏈表末尾，作為結束標記（從這里的意思可以看出這里的鏈表可能是升序排序的，后面看調度器的代碼應該就清楚了）。

宏函數

比較簡單，根據名字就基本知道功能，簡單羅列一下。

  • listSET_LIST_ITEM_OWNER( pxListItem, pxOwner )
    設置鏈表節點pxListItem的pxOwner為pxOwner
  • listGET_LIST_ITEM_OWNER( pxListItem )
    返回pxListItem的pvOwner
  • listSET_LIST_ITEM_VALUE( pxListItem, xValue )
    設置pxListItem的值xItemValue為xValue
  • listGET_LIST_ITEM_VALUE( pxListItem )
    返回pxListItem的值xItemValue
  • listGET_ITEM_VALUE_OF_HEAD_ENTRY( pxList )
    返回pxList 的頭節點的值xItemValue
  • listGET_HEAD_ENTRY( pxList )
    返回pxList 的頭節點，也是尾節點的下一個節點，可以看出是個雙向循環鏈表
  • listGET_NEXT( pxListItem )
    返回pxListItem的下一個節點
  • listGET_END_MARKER( pxList )
    返回pxList 的尾節點
  • listLIST_IS_EMPTY( pxList )
    返回鏈表是否為空
  • listCURRENT_LIST_LENGTH( pxList )
    返回鏈表長度
  • listGET_OWNER_OF_NEXT_ENTRY( pxTCB, pxList )
    返回下一個節點(跳過尾節點)的pvOwner給pxTCB
  • listREMOVE_ITEM( pxItemToRemove )
    移除pxItemToRemove節點，把pxIndex移到pxItemToRemove 前一個節點
  • listINSERT_END( pxList, pxNewListItem )
    尾部插入pxNewListItem
  • listGET_OWNER_OF_HEAD_ENTRY( pxList )
    返回頭節點的pvOwner
  • listIS_CONTAINED_WITHIN( pxList, pxListItem )
    pxList是否包含pxListItem
  • listLIST_IS_INITIALISED( pxList )
    pxList 是否初始化了

函數

這些函數的聲明都有PRIVILEGED_FUNCTION宏，特權函數，類似的宏還有特權變量，定義在mpu_wrapper.h
#define PRIVILEGED_FUNCTION attribute( ( section( “privileged_functions” ) ) )
特權函數會分配到特殊的段，為MPU（內存保護單元）提供支持。

vListInitialise


void vListInitialise( List_t * const pxList )
{traceENTER_vListInitialise( pxList );	//調試用的好像，先不管他pxList->pxIndex = ( ListItem_t * ) &( pxList->xListEnd );	//游標指向尾節點listSET_FIRST_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE( &( pxList->xListEnd ) );//設置節點完整性檢查值為1pxList->xListEnd.xItemValue = portMAX_DELAY;pxList->xListEnd.pxNext = ( ListItem_t * ) &( pxList->xListEnd );pxList->xListEnd.pxPrevious = ( ListItem_t * ) &( pxList->xListEnd );#if ( configUSE_MINI_LIST_ITEM == 0 ){pxList->xListEnd.pvOwner = NULL;pxList->xListEnd.pxContainer = NULL;listSET_SECOND_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE( &( pxList->xListEnd ) );}#endifpxList->uxNumberOfItems = ( UBaseType_t ) 0U;listSET_LIST_INTEGRITY_CHECK_1_VALUE( pxList );listSET_LIST_INTEGRITY_CHECK_2_VALUE( pxList );traceRETURN_vListInitialise();
}

初始化鏈表，初始化鏈表尾節點。

vListInitialiseItem

void vListInitialiseItem( ListItem_t * const pxItem )
{traceENTER_vListInitialiseItem( pxItem );/* Make sure the list item is not recorded as being on a list. */pxItem->pxContainer = NULL;/* Write known values into the list item if* configUSE_LIST_DATA_INTEGRITY_CHECK_BYTES is set to 1. */listSET_FIRST_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE( pxItem );listSET_SECOND_LIST_ITEM_INTEGRITY_CHECK_VALUE( pxItem );traceRETURN_vListInitialiseItem();
}

沒啥好說的

vListInsertEnd

void vListInsertEnd( List_t * const pxList, ListItem_t * const pxNewListItem )
{ListItem_t * const pxIndex = pxList->pxIndex;traceENTER_vListInsertEnd( pxList, pxNewListItem );listTEST_LIST_INTEGRITY( pxList );listTEST_LIST_ITEM_INTEGRITY( pxNewListItem );pxNewListItem->pxNext = pxIndex;pxNewListItem->pxPrevious = pxIndex->pxPrevious;/* Only used during decision coverage testing. */mtCOVERAGE_TEST_DELAY();pxIndex->pxPrevious->pxNext = pxNewListItem;pxIndex->pxPrevious = pxNewListItem;/* Remember which list the item is in. */pxNewListItem->pxContainer = pxList;( pxList->uxNumberOfItems ) = ( UBaseType_t ) ( pxList->uxNumberOfItems + 1U );traceRETURN_vListInsertEnd();
}

在pxIndex后面插入新的節點

vListInsert

void vListInsert( List_t * const pxList,ListItem_t * const pxNewListItem )
{ListItem_t * pxIterator;const TickType_t xValueOfInsertion = pxNewListItem->xItemValue;traceENTER_vListInsert( pxList, pxNewListItem );listTEST_LIST_INTEGRITY( pxList );listTEST_LIST_ITEM_INTEGRITY( pxNewListItem );if( xValueOfInsertion == portMAX_DELAY ){pxIterator = pxList->xListEnd.pxPrevious;}else{for( pxIterator = ( ListItem_t * ) &( pxList->xListEnd ); pxIterator->pxNext->xItemValue <= xValueOfInsertion; pxIterator = pxIterator->pxNext ){/* There is nothing to do here, just iterating to the wanted* insertion position. */}}pxNewListItem->pxNext = pxIterator->pxNext;pxNewListItem->pxNext->pxPrevious = pxNewListItem;pxNewListItem->pxPrevious = pxIterator;pxIterator->pxNext = pxNewListItem;pxNewListItem->pxContainer = pxList;( pxList->uxNumberOfItems ) = ( UBaseType_t ) ( pxList->uxNumberOfItems + 1U );traceRETURN_vListInsert();
}

將一個新的節點按其 xItemValue 的大小順序插入到鏈表中，保持鏈表始終按升序排列。

uxListRemove

UBaseType_t uxListRemove( ListItem_t * const pxItemToRemove )
{List_t * const pxList = pxItemToRemove->pxContainer;traceENTER_uxListRemove( pxItemToRemove );pxItemToRemove->pxNext->pxPrevious = pxItemToRemove->pxPrevious;pxItemToRemove->pxPrevious->pxNext = pxItemToRemove->pxNext;/* Only used during decision coverage testing. */mtCOVERAGE_TEST_DELAY();if( pxList->pxIndex == pxItemToRemove ){pxList->pxIndex = pxItemToRemove->pxPrevious;}else{mtCOVERAGE_TEST_MARKER();}pxItemToRemove->pxContainer = NULL;( pxList->uxNumberOfItems ) = ( UBaseType_t ) ( pxList->uxNumberOfItems - 1U );traceRETURN_uxListRemove( pxList->uxNumberOfItems );return pxList->uxNumberOfItems;
}

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