相信作为前端的我们对Node都比较熟悉，它以异步非阻塞IO模型闻名，特别擅长处理IO密集型的任务，这种优势是依靠Libuv实现的，想要更好的理解Node，学习Libuv是一个不错的途径。本文作为Libuv的第一篇文章，主要学习它的队列实现。为什么先从队列开始学习呢？原因有2点，一是它的代码少，容易学；二是作为基础结构，它被广泛的应用在Libuv中。

起航

学习的第一步，当然是获取源码写demo了。源码可以从github上获取，地址为libuv。队列的代码在源码中也很容易找到queue.h：

在写demo之前，先了解一下Libuv中队列的结构，它是通过带有头节点的双向循环列表实现的，具体结构如下图所示：

图中有几个图案需要解释一下：

上面的图案我们就叫做队列指针吧，可以认为它是一个具有2个元素的数组，第一个元素指向下一个队列元素，第二个元素指向上一个队列元素，它就是Libuv中队列的核心。

上面struct可以认为是JavaScript中的对象，他的一个属性就是队列指针，用来链接队列中的其他元素，当然struct可以包含任何其他属性。从这里我们可以看出Libuv的队列是一个通用实现，可以用在任何对象上。

demo

好了，了解了基本结构，让我们写个demo熟悉一下api吧。

demo的输出如下：

源码分析

初看queue.h，可以发现Libuv的队列是通过宏实现的，对于不了解宏的同学，可以参考https://www.runoob.com/cprogramming/c-preprocessors.html。上面demo用到了QUEUE_INIT、QUEUE_INSERT_TAIL、QUEUE_FOREACH、QUEUE_DATA，在介绍这几个宏之前，我们先看下面的代码。

上面代码定义了一个类型QUEUE——队列，它是一个包含两个元素的数组，数组中每个元素的类型为void *，可以用来放任何类型的指针。QUEUE_NEXT用来获取队列中下一个元素、QUEUE_PREV是用来获取队列中上一个元素，传参q的类型为QUEUE *，这两个宏很类似，所以只需要分析其中一个就好了，那就分析QUEUE_NEXT吧。

通过获取变量a的地址就可以到q，那么QUEUE_NEXT就可以转为图中形式，按理说QUEUE_NEXT直接写为(*(q))[0] 不就行了吗，为啥还需要对其取地址，然后转为QUEUE **后再取值呢？原因这里有两个，第一个原因是因为参数q的类型并不一定是QUEUE *，需要进行类型转换；第二个原因是将其变成左值，保证其能赋值，所谓的左值可以被认为是变量，能够将数据保存进去。

QUEUE_PREV_NEXT和QUEUE_NEXT_PREV两个宏的形式也差不多，所以分析其中一个就行了，就QUEUE_PREV_NEXT吧。从字面上理解，获取上一个元素的下一个元素，那不就是自身吗，为什么需要有这么奇怪的操作？这么理解其实是一个误导，潜意识下我们可能把这个宏用作取值了，这个宏其实是用来进行赋值的，对上一个元素的[0]进行赋值，这也呼应了上面QUEUE_NEXT、QUEUE_PREV写那么复杂的第二个原因——左值。QUEUE_PREV_NEXT本质上可以用下图表示。

好了，分析了上面的内容，就可以对demo中使用的几个宏进行分析了。

QUEUE_INIT

QUEUE_INIT可以用下图表示，将[0]、[1]上的元素都赋予自身。

这里有一点需要说明，为什么这个宏需要用do while包裹着？原因是这个宏有两条语句，需要将他们变成一个整体，不包裹可能会出现问题，比如下面代码中的for因为没有{}包裹，导致QUEUE_PREV就不在for循环体内了。

QUEUE_INSERT_TAIL

QUEUE_INSERT_TAIL就是简单的将元素q加入到队列h的尾部，具体过程如下图所示，上面部分表示将元素q插入到队列h中，下面表示插好的队列。其中红色的线表示新加的，灰色的线表示去掉的，数字表示顺序。

QUEUE_FOREACH

QUEUE_FOREACH通过for循环不断取队列h中的元素，将其赋给q。这里有意思的是，只有for循环的头部，却没有for循环的body，其实body是在使用的时候写，比如在demo中我们是这么写的：

QUEUE_DATA

可以看到在demo中我们用QUEUE_FOREACH遍历队列，可是我们拿到是只是队列的指针，那我们如何拿到work对象的内容呢？这个就得靠QUEUE_DATA了。

看起来好像很复杂的样子，先看下offsetof，它是用来获取属性filed在指定类型type的位置偏差（以字节来算），demo中的代码其实就是获取属性q在Work中的位置偏差。然后通过用q在内存中的地址减去该偏差就能得到Work对象在内存中的初始位置，通过类型转化就能到Work对象的指针，这样就能访问数据了，具体可以参考下图：

好了demo中用到的几个宏已经全部讲完了，队列其实还有一些其他的宏，这些宏都比较简单，这里也就不分析了，有兴趣的同学可以自己看下源码。

总结

作为前端的我们，可能对于c语言不熟悉，特别是内存管理和宏这块，如果能看完，真的是很不容易。本文是libuv学习的第一篇，接下来我会定期写一些关于Libuv的其他文章，比如目前真正写libuv中线程相关的内容，如果有兴趣的话，欢迎关注我们。