菜鸟nginx源码剖析数据结构

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菜鸟nginx源码剖析数据结构

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:

 

image

 

 

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;
    }
}
这里用到内存池的释放操作,再后面详细讲解,这里把它当作释放即可。

 

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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