标签：node .. 高级 queue Nginx rbtree array 数据结构 ngx
文章目录
Nginx的高级数据包括ngx_queue_t, ngx_array_t, ngx_list_t, ngx_rbtree_t, ngx_radix_tree_t, ngx_hash_t。
1. ngx_queue_t
ngx_queue_t双向链表是Nginx提供的轻量级链表容器，与Nginx的内存池无关，因此这个链表不会负责分配内存来存放元素，这个数据结构仅仅把已经分配好的内存元素使用双向链表连接起来，所以对每个用户来说，只需要增加两个指针的空间即可，消耗的内存很少。同时，ngx_queue_t还提供了一个非常简易的插入排序法。相对于Nginx其他顺序容器，它的优势在于:
- 实现了排序功能
- 非常轻量级，是一个纯粹的双向链表，它不负责链表元素所占内存的分配，与Nginx封装的
ngx_pool_t内存池完全无关。 - 支持两个链表间的合并
typedef struct ngx_queue_s ngx_queue_t;
struct ngx_queue_s {
ngx_queue_t *prev;
ngx_queue_t *next;
};
它的实现非常简单，仅有两个成员prev, next。
实现访问API:
ngx_queue_init(q) //初始化链表 q为空
ngx_queue_empty(h) //检测链表是否为空
ngx_queue_insert_head(h, x) //将x插入到h的头部
ngx_queue_insert_tail(h, x) //将x插入到h的尾部
ngx_queue_head(h) //返回链表h中的第一个元素的结构体指针
ngx_queue_last(h) //返回链表h中的最后一个元素的结构体指针
ngx_queue_sentinel(h) //返回链表容器结构体的指针
ngx_queue_remove(x) //移除x结构体元素
ngx_queue_split(h, q, n) // 以元素q为界分为h和n两个链表，其中h是前半部分(不包括q)，n是后半部分(包括q)
ngx_queue_add(h, n) //合并链表，将n添加到h的尾部
ngx_queue_middle(h) //返回链表的中心元素，假如有N个，返回N/2+1个元素
ngx_queue_sort(h, compfunc) //使用插入排序对链表进行排序，compfunc需要自己实现
对于链表中的每一个元素，其类型可以是任意的struct结构体，但这个结构体中必须要有一个ngx_queue_t 类型的成员，在向链表容器中添加、删除时都是使用结构体中的ngx_queue_t类型成员的指针。当ngx_queue_t作为链表的元素成员使用时，他具有下面4种用法:
ngx_queue_next(q) //返回链表q的下一个元素
ngx_queue_prev(q) //返回q的上一个元素
ngx_queue_data(q, type, link) //返回q元素所属结构体中可在任意位置包含ngx_queue_t的地址
ngx_queue_insert_after(q, x) //和ngx_queue_insert_head相同，因为是双向链表，没有头尾之分
Test SampleCode:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "ngx_config.h"
#include "ngx_core.h"
#include "ngx_list.h"
#include "ngx_palloc.h"
#include "ngx_string.h"
#include "ngx_queue.h"
ngx_queue_t queueContainer;
typedef struct {
u_char *str;
ngx_queue_t qEle;
int num;
}TestNode;
ngx_int_t compTestNode(const ngx_queue_t* a, const ngx_queue_t *b) {
TestNode *aNode = ngx_queue_data(a, TestNode, qEle);
TestNode *bNode = ngx_queue_data(b, TestNode, qEle);
return aNode->num > bNode->num;
}
volatile ngx_cycle_t *ngx_cycle;
void ngx_log_error_core(ngx_uint_t level, ngx_log_t *log,
ngx_err_t err, const char *fmt, ...)
{
}
int main() {
TestNode node[5];
ngx_queue_init(&queueContainer);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
node[i].num = i;
}
ngx_queue_insert_tail(&queueContainer, &node[1].qEle);
ngx_queue_insert_tail(&queueContainer, &node[4].qEle);
ngx_queue_insert_tail(&queueContainer, &node[0].qEle);
ngx_queue_insert_tail(&queueContainer, &node[2].qEle);
ngx_queue_insert_tail(&queueContainer, &node[3].qEle);
ngx_queue_sort(&queueContainer, compTestNode);
ngx_queue_t *q;
for (q = ngx_queue_head(&queueContainer); q != ngx_queue_sentinel(&queueContainer); q = ngx_queue_next(q)) {
TestNode *eleNode = ngx_queue_data(q, TestNode, qEle);
printf("%d\n", eleNode->num);
}
return 0;
}
编译:
gcc -o ngx_queue_main ngx_queue_main.c -I ../../nginx-1.16.1/src/core/ -I ../../nginx-1.16.1/objs/ -I ../../nginx-1.16.1/src/os/unix/ -I ../../pcre-8.44/ -I ../../nginx-1.16.1/src/event/ ../../nginx-1.16.1/objs/src/core/ngx_list.o ../../nginx-1.16.1/objs/src/core/ngx_string.o ../../nginx-1.16.1/objs/src/core/ngx_palloc.o ../../nginx-1.16.1/objs/src/os/unix/ngx_alloc.o../../nginx-1.16.1/objs/src/core/ngx_queue.o
2. ngx_array_t
ngx_array_t 是一个顺序的动态数组，在Nginx大量使用，支持达到数组容量上限时动态改变数组的大小。ngx_array_t 和C++ STL中的vector很类似，它内置了Nginx封装的内存池，因此，他分配的内存可以在内存池中申请得到。具备下面几个特点:
- 访问速度快
- 允许元素个数具备不确定性
- 负责元素占用内存的分配，这些内存由内存池统一管理
typedef struct {
void *elts; //指向数组的首地址
ngx_uint_t nelts; //数组中已经使用的元素个数
size_t size; //每个元素占用的内存大小
ngx_uint_t nalloc; // 当前数组中能够容纳元素个数的总大小
ngx_pool_t *pool; //内存池对象
} ngx_array_t;
提供了如下API:
ngx_array_init(ngx_array_t *array, ngx_pool_t *pool, ngx_uint_t n, size_t size); //初始化1个已经存在的动态数组，并预分配n个大小为size的内存空间
ngx_array_create(ngx_pool_t *p, ngx_uint_t n, size_t size); //创建1个动态数组，并预分配n个大小为size的内存空间
ngx_array_destroy(ngx_array_t *a); // 销毁数组 和create配对使用
ngx_array_push(ngx_array_t *a); // 向当前a动态数组中添加1个元素，返回的是这个新添加元素的地址
ngx_array_push_n(ngx_array_t *a, ngx_uint_t n); //向当前a动态数组中添加n个元素，返回的是新添加这批元素中第一个元素的地址
动态数组的扩容方式:
ngx_array_push 和ngx_array_push_n都可能引发扩容操作，ngx_array_push 方法将会申请 ngx_array_t结构体中size字节的大小，而ngx_array_push_n方法将会申请n个size字节大小的内存。每次扩容的大小将受制于内存池的以下两种情形:
- 如果当前内存池中剩余的空间的大于或者等于本次需要新增的空间，那么本次扩容将只扩容新增的空间。例如: 对于
ngx_array_push来说，就是扩充1个元素，而对于ngx_array_push_n来说，就是扩充n个元素。 - 如果当前内存池中剩余的空间小于本次需要新增的空间，那么对
ngx_array_push方法来说，会将原先动态数组的容量扩容一倍，而对于ngx_array_push_n来说，如果参数n小于原先动态数组的容量，将会扩容一倍；如果参数n大于原先动态数组的容量，这时会分配2n大小的空间，扩容超过一倍，此时动态数组会被分配在全新的内存块上，会把原先的元素复制到新的动态数组中。
SampleCode:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "ngx_config.h"
#include "ngx_core.h"
#include "ngx_list.h"
#include "ngx_palloc.h"
#include "ngx_string.h"
#define N 10
typedef struct _key {
int id;
char name[32];
} Key;
volatile ngx_cycle_t *ngx_cycle;
void ngx_log_error_core(ngx_uint_t level, ngx_log_t *log,
ngx_err_t err, const char *fmt, ...)
{
}
void print_array(ngx_array_t *array) {
Key *key = array->elts;
int i = 0;
for (i = 0;i < array->nelts;i ++) {
printf("%s .\n", key[i].name);
}
}
int main() {
ngx_pool_t *pool = ngx_create_pool(1024, NULL);
ngx_array_t *array = ngx_array_create(pool, N, sizeof(Key));
int i = 0;
Key *key = NULL;
for (i = 0;i < 25;i ++) {
key = ngx_array_push(array);
key->id = i+1;
sprintf(key->name, "array %d", key->id);
}
key = ngx_array_push_n(array, 10);
for (i = 0;i < 10;i ++) {
key[i].id = 25+i+1;
sprintf(key[i].name, "array %d", key[i].id);
}
print_array(array);
}
编译:
gcc -o ngx_array_main ngx_array_main.c -I ../../nginx-1.16.1/src/core/ -I ../../nginx-1.16.1/objs/ -I ../../nginx-1.16.1/src/os/unix/ -I ../../pcre-8.44/ -I ../../nginx-1.16.1/src/event/ ../../nginx-1.16.1/objs/src/core/ngx_string.o ../../nginx-1.16.1/objs/src/core/ngx_palloc.o ../../nginx-1.16.1/objs/src/os/unix/ngx_alloc.o ../../nginx-1.16.1/objs/src/core/ngx_array.o
3. ngx_rbtree_t
ngx_rbtree_t是使用红黑树实现的一种关联容器，Nginx模块的核心(定时器管理、文件缓存模块等)在需要快速检索、查找的场合下都使用了ngx_rbtree_t容器。
typedef struct ngx_rbtree_node_s ngx_rbtree_node_t;
struct ngx_rbtree_node_s {
ngx_rbtree_key_t key; //uint的关键字
ngx_rbtree_node_t *left; //左子节点
ngx_rbtree_node_t *right; //右子节点
ngx_rbtree_node_t *parent; //父节点
u_char color; //节点的颜色， 0:黑色 1:红色
u_char data; //1字节的节点数据
};
typedef struct ngx_rbtree_s ngx_rbtree_t;
//为解决不同节点含有相同关键字的元素冲突问题，红黑树设置了ngx_rbtree_insert_pt指针，这样可灵活地添加冲突元素
typedef void (*ngx_rbtree_insert_pt) (ngx_rbtree_node_t *root,
ngx_rbtree_node_t *node, ngx_rbtree_node_t *sentinel);
struct ngx_rbtree_s {
ngx_rbtree_node_t *root; //指向树的根节点
ngx_rbtree_node_t *sentinel; //指向NULL哨兵节点
ngx_rbtree_insert_pt insert; //表示红黑树添加元素的函数指针，它决定在添加新节点时的行为究竟是替换还是新增
};
添加数据的三种API:
//向红黑树添加数据节点，每个数据节点的关键字都是唯一的，不存在同一个关键字有多个节点的问题
ngx_rbtree_insert(ngx_rbtree_t *tree, ngx_rbtree_node_t *node);
//添加数据节点的关键字可以不是唯一的，但它们是以字符串作为唯一的标识，存放在ngx_str_node_t结构体的str成员中
ngx_rbtree_insert_value(ngx_rbtree_node_t *root, ngx_rbtree_node_t *node, ngx_rbtree_node_t *sentinel);
//添加的数据节点的关键字表示时间或者时间差
ngx_rbtree_insert_timer_value(ngx_rbtree_node_t *root, ngx_rbtree_node_t *node, ngx_rbtree_node_t *sentinel);
红黑树的API:
ngx_rbtree_init(tree, s, i) //初始化红黑树
ngx_rbtree_insert(ngx_rbtree_t *tree, ngx_rbtree_node_t *node); //向红黑树添加节点
ngx_rbtree_delete(ngx_rbtree_t *tree, ngx_rbtree_node_t *node); //从红黑树中删除节点
在初始化红黑树的时候，需要先分配好保存在红黑树的ngx_rbtree_t结构体，以及ngx_rbtree_node_t类型的哨兵节点，并选择或者自定义ngx_rbree_insert_pt类型的节点添加函数。
Samplecode:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "ngx_config.h"
#include "ngx_core.h"
#include "ngx_list.h"
#include "ngx_palloc.h"
#include "ngx_string.h"
#include "ngx_rbtree.h"
volatile ngx_cycle_t *ngx_cycle;
void ngx_log_error_core(ngx_uint_t level, ngx_log_t *log,
ngx_err_t err, const char *fmt, ...)
{
}
int main() {
ngx_rbtree_t rbtree;
ngx_rbtree_node_t sentinel;
ngx_rbtree_init(&rbtree, &sentinel, ngx_str_rbtree_insert_value);
ngx_str_node_t strnode[10];
ngx_str_set(&strnode[0].str, "he");
ngx_str_set(&strnode[1].str, "jon");
ngx_str_set(&strnode[2].str, "Issac");
ngx_str_set(&strnode[3].str, "tursom");
ngx_str_set(&strnode[4].str, "will");
ngx_str_set(&strnode[5].str, "birate");
ngx_str_set(&strnode[6].str, "ren");
ngx_str_set(&strnode[7].str, "stephen");
ngx_str_set(&strnode[8].str, "ultimate");
ngx_str_set(&strnode[9].str, "he");
int i = 0;
for (i = 0;i < 10;i ++) {
strnode[i].node.key = i;
ngx_rbtree_insert(&rbtree, &strnode[i].node);
}
ngx_str_t str = ngx_string("will");
ngx_str_node_t *node = ngx_str_rbtree_lookup(&rbtree, &str, 0);
if (node != NULL) {
printf(" Exit\n");
}
}
编译:
gcc -o ngx_array_main ngx_array_main.c -I ../../nginx-1.16.1/src/core/ -I ../../nginx-1.16.1/objs/ -I ../../nginx-1.16.1/src/os/unix/ -I ../../pcre-8.44/ -I ../../nginx-1.16.1/src/event/ ../../nginx-1.16.1/objs/src/core/ngx_string.o ../../nginx-1.16.1/objs/src/core/ngx_palloc.o ../../nginx-1.16.1/objs/src/os/unix/ngx_alloc.o ../../nginx-1.16.1/objs/src/os/unix/ngx_rbtree.o
4. ngx_hash_t (待更新)
本文部分技术点出处，Linux C/C++服务器直播视频: 推荐免费订阅
标签：node,..,高级,queue,Nginx,rbtree,array,数据结构,ngx 来源： https://blog.csdn.net/u014183456/article/details/122517090
本站声明： 1. iCode9 技术分享网（下文简称本站）提供的所有内容，仅供技术学习、探讨和分享； 2. 关于本站的所有留言、评论、转载及引用，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关； 3. 关于本站的所有言论和文字，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关； 4. 本站文章均是网友提供，不完全保证技术分享内容的完整性、准确性、时效性、风险性和版权归属；如您发现该文章侵犯了您的权益，可联系我们第一时间进行删除； 5. 本站为非盈利性的个人网站，所有内容不会用来进行牟利，也不会利用任何形式的广告来间接获益，纯粹是为了广大技术爱好者提供技术内容和技术思想的分享性交流网站。