在嵌入式開(kāi)發(fā)中經(jīng)常會(huì)看到消息隊(duì)列的身影，隊(duì)列的應(yīng)用是很廣泛的，它可以應(yīng)用的場(chǎng)景有很多，比如緩存通信消息，暫存執(zhí)行內(nèi)容，數(shù)據(jù)順序轉(zhuǎn)發(fā)等的操作。

那到底什么是隊(duì)列呢？

隊(duì)列屬于一種線性表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，跟棧有些類似，但是又不相同。隊(duì)列的不同之處在于它只允許在一端（front）進(jìn)行刪除操作，而在另外一端（rear）進(jìn)行插入操作，是一種有約束的線性表結(jié)構(gòu)。在隊(duì)列中進(jìn)行插入一端稱為隊(duì)列尾，進(jìn)行刪除操作的一端稱為隊(duì)列頭。

總而言之：

隊(duì)頭：指的是允許元素被刪除的一端；

隊(duì)尾：指的是允許元素被插入的一端；

入隊(duì)：隊(duì)列的插入操作。

出隊(duì)：隊(duì)列的刪除操作。

空隊(duì)：隊(duì)列中沒(méi)有任何元素時(shí)稱為空隊(duì)列。

隊(duì)列的示意圖參見(jiàn)下面：

在開(kāi)發(fā)中，特別是涉及到消息數(shù)據(jù)的接收或者發(fā)送的時(shí)候，消息多的時(shí)候可能MCU一時(shí)半會(huì)處理不來(lái)，就需要考慮先將消息先接收并緩存起來(lái)，然后由MCU按照消息的先后順序一一去處理，這種情況下隊(duì)列就是比較好的選擇。

隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)可以自己寫一個(gè)，也可以參考網(wǎng)上別人實(shí)現(xiàn)的開(kāi)源代碼，原理都是差不多的，只是要注意一點(diǎn)：消息的結(jié)構(gòu)的要按照自己的實(shí)際使用需求進(jìn)行定義。

本文分享一個(gè)guthub上的消息隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)：

倉(cāng)庫(kù)鏈接如下：

https://github.com/xiaoxinpro/QueueForMcu

這個(gè)隊(duì)列是基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的隊(duì)列功能模塊，可以用于8位、16位、32位的單片機(jī)，特別適合應(yīng)用在非RTOS的單片機(jī)應(yīng)用中，可以兼容大多數(shù)的單片機(jī)平臺(tái)，對(duì)資源比較稀缺的單片機(jī)也是可以應(yīng)用的。

這個(gè)隊(duì)列功能模塊的使用方式如下：

1、定義隊(duì)列的消息結(jié)構(gòu)

隊(duì)列的消息結(jié)構(gòu)定義如下：

typedef struct QUEUE_HandleTypeDef{
unsigned int head;                      //隊(duì)列頭指針
unsigned int tail;                      //隊(duì)列尾指針
unsigned int buffer_length;             //隊(duì)列緩存長(zhǎng)度（初始化時(shí)賦值）
    QUEUE_DATA_T * buffer;                  //隊(duì)列緩存數(shù)組（初始化時(shí)賦值）
}QUEUE_HandleTypeDef;

在上面的消息結(jié)構(gòu)中，QUEUE_DATA_T 需要自定義為自己項(xiàng)目中需要用到的數(shù)據(jù)類型。

在queue.h文件中可以找到 QUEUE_DATA_T 的定義如下：

#define QUEUE_DATA_T  unsigned char         //隊(duì)列數(shù)據(jù)類型定義

修改這個(gè)數(shù)據(jù)類型的定義即可。

2、創(chuàng)建隊(duì)列的緩存

在創(chuàng)建隊(duì)列前要手動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)隊(duì)列緩存區(qū)，用于存放隊(duì)列數(shù)據(jù)。如下創(chuàng)建一個(gè)大小為 512 的隊(duì)列緩存區(qū)。

QUEUE_DATA_T BufferUartTx[512];

3、初始化隊(duì)列

隊(duì)列的緩存區(qū)定義好以后，就需要調(diào)用初始化函數(shù)來(lái)進(jìn)行隊(duì)列的創(chuàng)建，初始化函數(shù)如下：

void Queue_Init(QUEUE_HandleTypeDef * hqueue, QUEUE_DATA_T * buffer, unsigned int len)

參數(shù)說(shuō)明：

返回值說(shuō)明：

該函數(shù)會(huì)返回一個(gè) QUEUE_StatusTypeDef 枚舉數(shù)據(jù)類型，返回值會(huì)根據(jù)隊(duì)列狀態(tài)返回以下幾個(gè)值：

4、數(shù)據(jù)壓入隊(duì)列

（1）單個(gè)消息壓入隊(duì)列

將數(shù)據(jù)壓入隊(duì)列尾部使用 Queue_Push 函數(shù)，該函數(shù)原型如下：

QUEUE_StatusTypeDef Queue_Push(QUEUE_HandleTypeDef * hqueue, QUEUE_DATA_T data)

參數(shù)說(shuō)明：

返回值說(shuō)明：

該函數(shù)會(huì)返回一個(gè) QUEUE_StatusTypeDef 枚舉數(shù)據(jù)類型，返回值會(huì)根據(jù)隊(duì)列狀態(tài)返回以下幾個(gè)值：

（2）多個(gè)消息壓入隊(duì)列

若需要將多個(gè)數(shù)據(jù)（數(shù)組）壓入隊(duì)列可以使用 Queue_Push_Array 函數(shù)，原理上循環(huán)調(diào)用 Queue_Push 函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，函數(shù)原型如下：

unsigned int Queue_Push_Array(QUEUE_HandleTypeDef * hqueue, QUEUE_DATA_T * pdatas, unsigned int len)

參數(shù)說(shuō)明：

當(dāng)數(shù)組長(zhǎng)度大于隊(duì)列剩余長(zhǎng)度時(shí)，數(shù)組多余的數(shù)據(jù)將被忽略。

返回值說(shuō)明：

該函數(shù)將返回實(shí)際被壓入到隊(duì)列中的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。
當(dāng)隊(duì)列中的剩余長(zhǎng)度富余時(shí)，返回值將等于參數(shù) len 的值。
當(dāng)隊(duì)列中的剩余長(zhǎng)度不足時(shí)，返回值為實(shí)際被壓入到隊(duì)列的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。

5、消息出隊(duì)

（1）單數(shù)據(jù)彈出

將隊(duì)列頭部數(shù)據(jù)彈出隊(duì)列使用 Queue_Pop 函數(shù)，需要注意的是，彈出的數(shù)據(jù)將從隊(duì)列中刪除，該函數(shù)原型如下：

QUEUE_StatusTypeDef Queue_Pop(QUEUE_HandleTypeDef * hqueue, QUEUE_DATA_T * pdata)

參數(shù)說(shuō)明：

返回值說(shuō)明：

該函數(shù)會(huì)返回一個(gè) QUEUE_StatusTypeDef 枚舉數(shù)據(jù)類型，返回值會(huì)根據(jù)隊(duì)列狀態(tài)返回以下幾個(gè)值：

（2）多數(shù)據(jù)彈出

若需要將多個(gè)數(shù)據(jù)彈出隊(duì)列可以使用 Queue_Pop_Array 函數(shù)，原理上循環(huán)調(diào)用 Queue_Pop 函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，需要注意的是，成功彈出的數(shù)據(jù)將從隊(duì)列中刪除，函數(shù)原型如下：

unsigned int Queue_Pop_Array(QUEUE_HandleTypeDef * hqueue, QUEUE_DATA_T * pdatas, unsigned int len)

參數(shù)說(shuō)明：

當(dāng)需要彈出數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度大于隊(duì)列中的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度時(shí)，彈出數(shù)組多余的空間將不會(huì)被賦值。

返回值說(shuō)明：

該函數(shù)將返回實(shí)際從隊(duì)列中彈出的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。
當(dāng)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度足夠時(shí)，返回值將等于參數(shù) len 的值。
當(dāng)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不足時(shí)，返回值為實(shí)際從隊(duì)列中彈出的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。

6、清空隊(duì)列

當(dāng)需要清空隊(duì)列數(shù)據(jù)時(shí)，無(wú)需彈出所有數(shù)據(jù)，只需要調(diào)用 Queue_Clear 即可快速清空指定隊(duì)列，在創(chuàng)建隊(duì)列時(shí)會(huì)調(diào)用此函數(shù)來(lái)初始化隊(duì)列，因此對(duì)于剛創(chuàng)建完成的隊(duì)列無(wú)需調(diào)用清空隊(duì)列函數(shù)。

函數(shù)原型：

void Queue_Clear(QUEUE_HandleTypeDef * hqueue)

參數(shù)說(shuō)明：

7、獲取隊(duì)列的數(shù)據(jù)量長(zhǎng)度

當(dāng)需要獲取隊(duì)列中的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度時(shí)，調(diào)用 Queue_Count 函數(shù)，函數(shù)原型如下：

unsigned int Queue_Count(QUEUE_HandleTypeDef * hqueue)

參數(shù)說(shuō)明：

返回值說(shuō)明：

該函數(shù)將返回隊(duì)列中的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。
返回值范圍在0到創(chuàng)建隊(duì)列時(shí)的長(zhǎng)度之間。

特此感謝各路大佬分享的開(kāi)源代碼，讓我們廣大開(kāi)發(fā)者有機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)和使用到更多使用的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)技巧，更加方便我們的開(kāi)發(fā)工作。