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)大家一起研究并學習一下“鏈表在STM32中怎么用”這篇文章吧。
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1、為何引入鏈表
在程序中經(jīng)常面臨一個問題，我們需要保存一定數(shù)量的對象，但是對象數(shù)目是不確定的，或者說是隨時增加或減少的。這時候最簡單的方法是創(chuàng)建一個足夠大的數(shù)組，用來存儲這些對象。我最近開發(fā)一個項目就遇到類似的問題，下面我把問題簡化一下。
需求：通過PC下發(fā)一些矩形的坐標和寬高信息，每個區(qū)域有個ID編號，并在這些矩形內(nèi)填充一定的數(shù)據(jù)。
通常情況下，最簡單易懂的做法是，限制最多5個區(qū)域，每個區(qū)域存儲1K數(shù)據(jù)。因此設置了這樣的一個結(jié)構(gòu)體（類似于面向?qū)ο笳Z言里說的成員屬性）。
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單易懂的，但不靈活，比如有客戶要求10個區(qū)域，但是每個區(qū)域存儲的數(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題：
1、在內(nèi)存資源很緊缺的單片機程序中，當區(qū)域數(shù)據(jù)很少時，這種程序的處理方法浪費了大量的內(nèi)存空間。
2、數(shù)值固定，需要存儲更多區(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。
這時需要引入鏈表來解決這個問題。
2、鏈表實現(xiàn)
鏈表實際上是線性表的鏈式存儲結(jié)構(gòu)，與數(shù)組不同的是，它是用一組任意的存儲單元來存儲線性表中的數(shù)據(jù)，存儲單元不一定是連續(xù)的，且鏈表的長度不是固定的，鏈表數(shù)據(jù)的這一特點使其可以非常的方便地實現(xiàn)節(jié)點的插入和刪除操作。鏈表的每個元素稱為一個節(jié)點，每個節(jié)點都可以存儲在內(nèi)存中的不同的位置，為了表示每個元素與后繼元素的邏輯關(guān)系，以便構(gòu)成“一個節(jié)點鏈著一個節(jié)點”的鏈式存儲結(jié)構(gòu)，除了存儲元素本身的信息外，還要存儲其直接后繼信息，因此，每個節(jié)點都包含兩個部分，第一部分稱為鏈表的數(shù)據(jù)區(qū)域，用于存儲元素本身的數(shù)據(jù)信息。
對于上面的問題，我們使用鏈表解決，需要配合內(nèi)存管理才能實現(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，也可以使用C庫的malloc和free函數(shù)。如何字節(jié)編寫內(nèi)存管理驅(qū)動不是本文的重點，下文將使用C庫的malloc和free函數(shù)進行內(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
}Area_List_Inf_Typedef;
Area_List_Inf_Typedef *Head_Area_List; //鏈表的頭指針由于在定義的時候，只定義了一個頭指針，那么它也只是個指向了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，它是一個野指針。
所以，在具體應用之前，需要先執(zhí)行一個初始化操作，也就是申請空間給鏈表管理結(jié)構(gòu)體，然后頭指針指向這個空間。
/**
* @brief 動態(tài)區(qū)鏈表初始化
* @return int
*/
int Area_List_Init(void)
{
//申請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;
//同時要標記下一個信息為空
Head_Area_List->next_Area_Inf = NULL;
return true;
}通過PC下發(fā)一個新的區(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;
}
//先申請鏈表結(jié)構(gòu)體的空間，因為后續(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;//申請不到內(nèi)存，返回失敗
//指向剛剛申請的空間，并為需要存放的動態(tài)區(qū)信息申請對應的內(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(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);
//標記這個鏈表的尾部
p->next_Area_Inf=NULL;
//添加成功
return true;
}通過PC下發(fā)一個刪除指定ID的區(qū)域命令。
/**
* @brief 根據(jù)區(qū)域ID刪除動態(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)//匹配到對應的值
{
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，下面我實現(xiàn)的三個簡單函數(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
* @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、測試函數(shù)
下面編寫一個測試函數(shù)，可以測試，鏈表的初始化，增加一個區(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。如果臨時沒有板子可以debug，可以模擬測試，IAR設置如下：
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)容對大家有所幫助，如果還想學習更多知識，歡迎關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道！
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