7.nginx源码分析之数据结构：ngx_array_t

nginx源码分析之数据结构：ngx_array_t

头文件定义

ngx_array_t是一个数组结构，实现的非常精简。结构体的定义如下所示：

typedef struct {
void        *elts;
ngx_uint_t   nelts;
size_t       size;
ngx_uint_t   nalloc;
ngx_pool_t  *pool;
} ngx_array_t;

elts 是实际存储的其实位置；

nelts 数组实际元素个数；

size 单个数组元素的大小；

nalloc 数组的容量，如果超过该容量会触发数组进行扩容；

pool 数组申请所在的内存池指针（可能是链表）；

如图所示：

关于数组的接口生命如下所示：

//数组的创建、销毁（并没有真正的销毁数组）、添加一个元素和添加n个元素
ngx_array_t *ngx_array_create(ngx_pool_t *p, ngx_uint_t n, size_t size);
void ngx_array_destroy(ngx_array_t *a);
void *ngx_array_push(ngx_array_t *a);
void *ngx_array_push_n(ngx_array_t *a, ngx_uint_t n);

接口实现

ngx_array_create 数组创建

关于上述接口的实现在ngx_array.c中：

ngx_array_t * ngx_array_create(ngx_pool_t *p, ngx_uint_t n, size_t size)
{
ngx_array_t *a;

//在内存池申请数组的控制信息
a = ngx_palloc(p, sizeof(ngx_array_t));
if (a == NULL) {
return NULL;
}

//对数组进行初始化，并且申请n个size大小的成员空间
if (ngx_array_init(a, p, n, size) != NGX_OK) {
return NULL;
}

return a;
}

关于ngx_array_init的实现如下所示，这个是一个静态的函数：

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
*/

//对数组的控制信息进行初始化
array->nelts = 0;
array->size = size;
array->nalloc = n;
array->pool = pool;

//正式申请数组的存储空间
array->elts = ngx_palloc(pool, n * size);
if (array->elts == NULL) {
return NGX_ERROR;
}

return NGX_OK;
}

ngx_array_destroy数组的销毁

void ngx_array_destroy(ngx_array_t *a)
{
ngx_pool_t  *p;

p = a->pool;   //数组所存储的内存池

//这里的销毁并没有真正的释放内存，只是把数组所对应的内存池的last指针向前移动了a->size * a->nalloc个字节
if ((u_char *) a->elts + a->size * a->nalloc == p->d.last) {
p->d.last -= a->size * a->nalloc;
}

//删除数组的控制信息
if ((u_char *) a + sizeof(ngx_array_t) == p->d.last) {
p->d.last = (u_char *) a;
}
}

ngx_array_push向数组中添加一个元素

void * ngx_array_push(ngx_array_t *a)
{
void        *elt, *new;
size_t       size;
ngx_pool_t  *p;

//数组已经存满了需要在内存池重新申请
if (a->nelts == a->nalloc) {

/* the array is full */

size = a->size * a->nalloc;

p = a->pool;   //指向数组对应的内存池

//内存池的数量足够扩展数组为2倍空间，则直接扩展
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
*/

p->d.last += a->size;
a->nalloc++;

} else {
/* allocate a new array */
//申请新的数组，并且把原数组的内容拷贝进来，原数组的内容并没有被释放
new = ngx_palloc(p, 2 * size);
if (new == NULL) {
return NULL;
}

ngx_memcpy(new, a->elts, size);
a->elts = new;
a->nalloc *= 2;
}
}

//数组空间充裕直接进行申请
elt = (u_char *) a->elts + a->size * a->nelts;
a->nelts++;

//返回申请元素的首地址
return elt;
}

ngx_array_push_n向数组中添加n个元素

添加n个元素和添加一个元素在操作逻辑上是相同的，所以我们不再赘述。

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;

if (a->nelts + n > a->nalloc) {

/* the array is full */

p = a->pool;

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;

} else {
/* allocate a new array */

nalloc = 2 * ((n >= a->nalloc) ? n : a->nalloc);

new = ngx_palloc(p, nalloc * a->size);
if (new == NULL) {
return NULL;
}

ngx_memcpy(new, a->elts, a->nelts * a->size);
a->elts = new;
a->nalloc = nalloc;
}
}

elt = (u_char *) a->elts + a->size * a->nelts;
a->nelts += n;

return elt;
}

小结

ngx_array_t是nginx中一个比较精简的数据结构，希望大家快速掌握。