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菜鸟nginx源码剖析数据结构篇（一） 动态数组ngx_array_t
菜鸟nginx源码剖析数据结构篇（一）动态数组ngx_array_t
Author：Echo Chen（陈斌）
Email：chenb19870707@gmail.com
Blog：Blog.csdn.net/chen19870707
Date：October 20h, 2014
1.ngx_array优势和特点
ngx_array _t是一个顺序容器，支持达到数组容量上限时动态改变数组的大小，类似于STL中vector，具有以下特性：
- 下标直接索引，访问速度快
- 动态增长
- 由slab内存池统一管理分配出的内存，效率高
2.源代码位置
头文件：http://trac.nginx.org/nginx/browser/nginx/src/core/ngx_array.h
源文件：http://trac.nginx.org/nginx/browser/nginx/src/core/ngx_array.c
3.数据结构定义
typedef struct { void *elts; //elts指向数组的首地址 ngx_uint_t nelts; //nelts是数组中已经使用的元素个数 size_t size; //每个数组元素占用内存大小 ngx_uint_t nalloc; //当前数组中能容纳袁术个数的总大小 ngx_pool_t *pool; //内存池对象 } ngx_array_t;
其结构如下图所示：
4.动态数组创建ngx_array_create和初始化ngx_array_init
//p为内存池,n为初始分配的元素的个数，size为每个元素占的内存大小
ngx_array_t * ngx_array_create(ngx_pool_t *p, ngx_uint_t n, size_t size) { ngx_array_t *a; //分配动态数组指针 a = ngx_palloc(p, sizeof(ngx_array_t)); if (a == NULL) { return NULL; } if (ngx_array_init(a, p, n, size) != NGX_OK) { return NULL; } return a; } static ngx_inline ngx_int_t ngx_array_init(ngx_array_t *array, ngx_pool_t *pool, ngx_uint_t n, size_t size) { /* * set "array->nelts" before "array->elts", otherwise MSVC thinks * that "array->nelts" may be used without having been initialized */ //初始化数据 array->nelts = 0; array->size = size; array->nalloc = n; array->pool = pool; //分配n个大小为size的内存，elts指向首地址 array->elts = ngx_palloc(pool, n * size); if (array->elts == NULL) { return NGX_ERROR; } return NGX_OK; }
5.动态数组释放ngx_array_destroy
void ngx_array_destroy(ngx_array_t *a) { ngx_pool_t *p; p = a->pool; //释放动态数组每个元素 if ((u_char *) a->elts + a->size * a->nalloc == p->d.last) { p->d.last -= a->size * a->nalloc; } //释放动态数组首指针 if ((u_char *) a + sizeof(ngx_array_t) == p->d.last) { p->d.last = (u_char *) a; } }
6.动态数组的添加元素操作ngx_array_push和ngx_array_push_n
1.ngx_array_push
//a为要添加到的动态数组的指针 void * ngx_array_push(ngx_array_t *a) { void *elt, *new; size_t size; ngx_pool_t *p; //使用的和预先分配的个数相等，数组已满 if (a->nelts == a->nalloc) { /* the array is full */ //再分配预分配nalloc个，现在就有2*nalloc个了 size = a->size * a->nalloc; p = a->pool; //如果内存池内存还够，直接从内存池分配，只分配一个 if ((u_char *) a->elts + size == p->d.last && p->d.last + a->size <= p->d.end) { /* * the array allocation is the last in the pool * and there is space for new allocation */ //内存池尾指针后移一个元素大小，分配内存一个元素，并把nalloc+1 p->d.last += a->size; a->nalloc++; //如果内存池内存不够了，分配一个新的数组，大小为两倍的nalloc } else { /* allocate a new array */ //内存分配 new = ngx_palloc(p, 2 * size); if (new == NULL) { return NULL; } //将以前的数组拷贝到新数组，并将数组大小设置为以前二倍 ngx_memcpy(new, a->elts, size); a->elts = new; a->nalloc *= 2; } } //已分配个数+1 ，并返回之 elt = (u_char *) a->elts + a->size * a->nelts; a->nelts++; return elt; }
可以看到，当内存池有空间时，数组满后仅增加一个元素，当内存池没有未分配空间时，直接分配2*nalloc 个大小，有了内存池，比vector直接2n+1更加有效。
2.ngx_array_push_n
//a为要放入的数组，n为要放入的个数 void *ngx_array_push_n(ngx_array_t *a, ngx_uint_t n) { void *elt, *new; size_t size; ngx_uint_t nalloc; ngx_pool_t *p; size = n * a->size; //如果数组剩余个数不够分配 if (a->nelts + n > a->nalloc) { /* the array is full */ p = a->pool; //如果内存池中剩余的够分配n个元素，从内存池中分配 if ((u_char *) a->elts + a->size * a->nalloc == p->d.last && p->d.last + size <= p->d.end) { /* * the array allocation is the last in the pool * and there is space for new allocation */ p->d.last += size; a->nalloc += n; //如果内存池中剩余的不够分配n个元素 } else { /* allocate a new array */ //当n比数组预分配个数nalloc大时，分配2n个，否则分配2*nalloc个 nalloc = 2 * ((n >= a->nalloc) ? n : a->nalloc); new = ngx_palloc(p, nalloc * a->size); if (new == NULL) { return NULL; } //拷贝以前元素，设置nalloc ngx_memcpy(new, a->elts, a->nelts * a->size); a->elts = new; a->nalloc = nalloc; } } //增加已分配个数，并返回 elt = (u_char *) a->elts + a->size * a->nelts; a->nelts += n; return elt; }
7.实战
研究开源代码的主要意义就在于理解设计的原理和适用的场合，并在合适的场合使用代码，如果单纯的分析代码，但都不能使用，肯定达不到学习的目的，这里就给出ngx_array的测试代码，希望多动手。
1: typedef struct
2: { 3: u_char *name; 4: int age;
5: }Student; 6: 7: ngx_array_t* pArray = ngx_array_create(cf->pool,1,sizeof(Student));
8: 9: Student *pStudent = ngx_array_push(pArray); 10: pStudent->age = 10; 11: 12: Students *pStudents = ngx_array_push_n(pArray,3); 13: pStudents->age = 1; 14: (pStudents + 1 )->age =2; 15: (pStudents + 2 )->age = 3; 16: 17: //遍历
18: Student *pStudent = pArray->elts; 19: ngx_uint_i = 0;20: for(; i < pArray->nelts;i++)
21: { 22: a = pStudent + i;23: //....
24: }
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菜鸟nginx源码剖析数据结构篇（一） 动态数组ngx_array_t