OpenHarmony中的HDF單鏈表及其迭代器
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概念
為了性能考慮，嵌入式系統(tǒng)一般使用C語言進行開發(fā)，由于C語言標準庫沒有封裝鏈表，所以嵌入式系統(tǒng)一般自己設(shè)計和實現(xiàn)鏈表這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。單鏈表是鏈表中的一種，本文描述OpenAtom OpenHarmony（以下簡稱“OpenHarmony”）中HDF軟件模塊自己定義的單鏈表，并學(xué)習(xí)其設(shè)計和實現(xiàn)方法。其中包含一些技巧，可以提高讀者的軟件開發(fā)能力。
單鏈表定義
在OpenHarmony的HDF軟件模塊中，單鏈表定義在hdf_slist.h中。
struct HdfSListNode *next; // next element in list, or NULL
};
如上圖所述，每個節(jié)點都是HdfSListNode，上圖共有5個節(jié)點，每個節(jié)點內(nèi)部有一個next成員，其值為下一個節(jié)點在內(nèi)存中的地址。由于可以通過這個地址找到下一個節(jié)點，所以在圖里面用紅色右箭頭來描述這個關(guān)系。整體來看，從1號節(jié)點可以通過next成員依次找到后面4個節(jié)點，從圖形看，就是一個邏輯上的鏈關(guān)系，我們把這種結(jié)構(gòu)稱為鏈表。
單獨看5號節(jié)點，5號節(jié)點沒有下一個節(jié)點，所以設(shè)計上是需要給一個特定的值來表示，實現(xiàn)上一般把5號節(jié)點的next成員填成0值，表明其為最末尾的節(jié)點。
接下來我們看下面這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：
struct HdfSList {
struct HdfSListNode *root;
};
其示意圖如下：
如上圖所示，圓角矩形表示的是HdfSList，其root成員記錄了鏈表中某節(jié)點的地址，為了訪問整個鏈表，需要將root成員的值設(shè)置成第1個節(jié)點的地址。因為單鏈表只支持往一個方向查找，不支持往回查找，如上面的錯誤范例。如果root記錄的是第二個節(jié)點地址，則第一個節(jié)點變得不可訪問。
迭代器簡介
迭代器是伴隨集合概念產(chǎn)生的，意思是依次訪問集合中的每一個元素，迭代器提供訪問這些元素的方法。對于單鏈表而言，鏈表中的每一個節(jié)點都是一個元素，所有的節(jié)點組成集合。所以可以通過迭代器來訪問鏈表中的元素。
迭代器需要提供的基本能力以及操作范式是：
重復(fù)判斷(集合中還有未被訪問的元素)
獲取下一個元素的訪問方法
讀寫下一個元素(也可能是刪除這個元素)
結(jié)束
上述范式展示了迭代器的用法，通過迭代器，遍歷元素變得簡單直接(將遍歷算法封裝在迭代器中)，不用每次迭代都考慮數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)細節(jié)(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)種類繁多，單鏈表只是其中之一)。
對于本文描述的單鏈表，其封裝了下面3個函數(shù)來支持迭代算法。這3個函數(shù)分別表示迭代器對象的初始化；集合中是否還有元素沒有參與迭代；取出集合中下一個可以參與迭代的元素。
void HdfSListIteratorInit(struct HdfSListIterator *iterator, struct HdfSList *list);
/* * @brief check whether list has next node. * * @param[in] iterator the point of iterator. * * @return the result of check next. */
bool HdfSListIteratorHasNext(struct HdfSListIterator *iterator);
/* * @brief get next link in the list and move iterator to next. * * @param[in] iterator the point of iterator. * * @return point to next element of it. */
struct HdfSListNode *HdfSListIteratorNext(struct HdfSListIterator *iterator);
迭代器實現(xiàn)考慮
對于本文所描述的單鏈表迭代器。直觀上看，除了第一個節(jié)點，其它節(jié)點都可以通過next訪問到，第一個節(jié)點通過root訪問到。那實際上會不會就是這么簡單呢？其實不然，因為需要考慮到節(jié)點刪除的因素。如下圖，在鏈表迭代過程中，如果刪除了當前節(jié)點，那么怎么找到下一個節(jié)點呢？
如上圖所示，當在遍歷過程中刪除了curr節(jié)點時，那么通過它找到下一個節(jié)點是不可能了。所以這個時候我們必須借助操作curr之前還在鏈表上的上一個節(jié)點，即上圖的prev節(jié)點，通過其next成員，找到需要迭代處理的下一個節(jié)點。所以，迭代過程中需要記錄prev、curr這2個節(jié)點的位置信息。迭代過程實際就是調(diào)整prev和curr的過程，對于不刪除的情況，prev和curr依次向后移動，刪除操作時，只移動curr。
另外，對于第1個節(jié)點的情況需要特殊處理，所以需要一個額外的信息來表示是不是迭代第1個元素，因為本文描述的迭代器對象含有3個信息。如下代碼所示：
int stepOnNext; //是否即將開始遍歷第二個以及之后的元素
struct HdfSListNode *prev; // points to the item before the current one 當前被操作元素的前一個元素
struct HdfSListNode *curr; // points to the current item (to detect item removal) 當前被操作的元素，可能剛操作完，被移除鏈表
};
上述代碼中prev和curr的作用已經(jīng)在前面詳細描述，而stepOnNext的意思就是是否已經(jīng)開始取第二個元素。即將第一個元素的獲取算法與第二個元素分開。
結(jié)論
在嵌入式開發(fā)中，在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中，在進行OpenHarmony項目開發(fā)中，單鏈表都是很重要的，而本文只是其中一個軟件模塊的單鏈表實現(xiàn)。通過對單鏈表的實現(xiàn)的圖示分析，特別是迭代器慣用法的分析，相信讀者對單鏈表以及迭代器的認識都會進一步提升。
