原文链接： http://blog.csdn.net/ordeder/article/details/17058399

1. 背景        

        Nginx双向链表ngx_queue_t是采用"寄宿"在元素中的包含prev和next的ngx_queue_s来实现的。Linux内核中的page管理同样也使用到了这样的链接结构。linux内核情景分析 这样描述道：linux内核作者将prev和next从具体的“宿主”数据结构中抽象成为一个结构体list_head，这样list_head就可以成为该“宿主”的“连接件”。（kernel：include/linux/list.h , include/linux/mm.h ）

        采用ngx_quque_t来构建双向链表，可以将链表的链接操作相关的数据结构抽象出来，这样有利于进行链表操作函数的编写。其次，用ngx_queue_t结构串接起来的链表可以是不同类型的数据类型（只要这个数据类型包含ngx_quque_t这个数据结构）。打个不恰当的比喻，不管什么样的物品（数据类型），只要物品上有个孔（ngx_quque_t）我们就能用线（ngx_queue_t构成的链）将这些物品串起来。再者，对于链表而言，进行排序，移动元素等操作只需要修改ngx_queue_t中的相关指针即可，所以也称Nginx的双向链表结构为轻量级链表。

2. ngx_queue_t源码

（源码主要注释来自github），为了在VC6.0下能够正常运行，该段源码的部分数据类型定义的参数已被我重新定义（源码已标注）

//ngx_queue.h
#ifndef _NGX_QUEUE_H_INCLUDED_
#define _NGX_QUEUE_H_INCLUDED_

//add by ordeder
#define ngx_int_t int
#define u_char unsigned int
	//自定义offsetof
	//http://blog.csdn.net/ordeder/article/details/10226427
#define offsetof(struct_type, member)   ((size_t) &((struct_type *) 0)->member) 
typedef struct ngx_queue_s  ngx_queue_t;
//end of "add by ordeder"

//参考：
//http://blog.csdn.net/livelylittlefish/article/details/6607324
struct ngx_queue_s {
    ngx_queue_t  *prev;   //前一个
    ngx_queue_t  *next;   //下一个
};

//初始化队列  
#define ngx_queue_init(q)                                                     \
    (q)->prev = q;                                                            \
    (q)->next = q

//判断队列是否为空
#define ngx_queue_empty(h)                                                    \
    (h == (h)->prev)

//在头节点之后插入新节点
#define ngx_queue_insert_head(h, x)                                           \
    (x)->next = (h)->next;                                                    \
    (x)->next->prev = x;                                                      \
    (x)->prev = h;                                                            \
    (h)->next = x

#define ngx_queue_insert_after   ngx_queue_insert_head

//在尾节点之后插入新节点
#define ngx_queue_insert_tail(h, x)                                           \
    (x)->prev = (h)->prev;                                                    \
    (x)->prev->next = x;                                                      \
    (x)->next = h;                                                            \
    (h)->prev = x

//头节点
#define ngx_queue_head(h)                                                     \
    (h)->next

//尾节点
#define ngx_queue_last(h)                                                     \
    (h)->prev

//头部标志节点
#define ngx_queue_sentinel(h)                                                 \
    (h)

//下一个节点
#define ngx_queue_next(q)                                                     \
    (q)->next

//上一个节点
#define ngx_queue_prev(q)                                                     \
    (q)->prev


#if (NGX_DEBUG)

//删除节点
#define ngx_queue_remove(x)                                                   \
    (x)->next->prev = (x)->prev;                                              \
    (x)->prev->next = (x)->next;                                              \
    (x)->prev = NULL;                                                         \
    (x)->next = NULL

#else

#define ngx_queue_remove(x)                                                   \
    (x)->next->prev = (x)->prev;                                              \
    (x)->prev->next = (x)->next

#endif

//分隔队列
#define ngx_queue_split(h, q, n)                                              \
    (n)->prev = (h)->prev;                                                    \
    (n)->prev->next = n;                                                      \
    (n)->next = q;                                                            \
    (h)->prev = (q)->prev;                                                    \
    (h)->prev->next = h;                                                      \
    (q)->prev = n;

//链接队列
#define ngx_queue_add(h, n)                                                   \
    (h)->prev->next = (n)->next;                                              \
    (n)->next->prev = (h)->prev;                                              \
    (h)->prev = (n)->prev;                                                    \
    (h)->prev->next = h;

//获取队列中节点数据， q是队列中的节点，type队列类型，link是队列类型中ngx_queue_t的元素名
#define ngx_queue_data(q, type, link)                                         \
    (type *) ((u_char *) q - offsetof(type, link))

//队列的中间节点
ngx_queue_t *ngx_queue_middle(ngx_queue_t *queue);
void ngx_queue_sort(ngx_queue_t *queue,
    ngx_int_t (*cmp)(const ngx_queue_t *, const ngx_queue_t *));


#endif /* _NGX_QUEUE_H_INCLUDED_ */

3. VC6.0下的测试驱动

        以下是一个测试，我将nginx中的关于ngx_queue_t相关源码作为一个.h头文件，在vc中定义了两个不同类型的结构体进行测试，测试思路为：定义两个不同类型的结构体book和journal，他们都包含ngx_queue_t这个结构。测试中将这两个不同类型的对象用一个ngx链串接起来，然后根据ISBN对链表中的对象进行排序。

//ngx_queue.c 测试用例
#include "ngx_queue.h"
#include <stdio.h>

/一下两个函数来自 source code: ngx_quque.c
ngx_queue_t *
ngx_queue_middle(ngx_queue_t *queue)
{
    ngx_queue_t  *middle, *next;
	
    middle = ngx_queue_head(queue);
	
    if (middle == ngx_queue_last(queue)) {
        return middle;
    }
	
    next = ngx_queue_head(queue);
	
    for ( ;; ) {
        middle = ngx_queue_next(middle);
		
        next = ngx_queue_next(next);
		
        if (next == ngx_queue_last(queue)) {
            return middle;
        }
		
        next = ngx_queue_next(next);
		
        if (next == ngx_queue_last(queue)) {
            return middle;
        }
    }
}

/* the stable insertion sort */

void
ngx_queue_sort(ngx_queue_t *queue,
			   ngx_int_t (*cmp)(const ngx_queue_t *, const ngx_queue_t *))
{
    ngx_queue_t  *q, *prev, *next;
	
    q = ngx_queue_head(queue);
	
    if (q == ngx_queue_last(queue)) {
        return;
    }
	
    for (q = ngx_queue_next(q); q != ngx_queue_sentinel(queue); q = next) {
		
        prev = ngx_queue_prev(q);
        next = ngx_queue_next(q);
		
        ngx_queue_remove(q);
		
        do {
            if (cmp(prev, q) <= 0) {
                break;
            }
			
            prev = ngx_queue_prev(prev);
			
        } while (prev != ngx_queue_sentinel(queue));
		
        ngx_queue_insert_after(prev, q);
    }
}

//以下代码为测试用例

struct Book_s{
	ngx_queue_t qLink;
	int type;
	int ISBN;
};

struct Journal_s{
	ngx_queue_t qLink;
	int type;
	int ISBN;	//前三个元素的定义顺序和book相同，为了ngx_queue_data()中统一使用Boot_t来获取元素指针
	int price;	//相比book，增多的一个元素，这里为了和book结构体不同而添加的
};

typedef struct Book_s Boot_t;
typedef struct Journal_s Journal_t;

#define N 3


ngx_int_t book_ISBN_cmp(const ngx_queue_t *a, const ngx_queue_t *b)
{
	Boot_t* pBook_a = ngx_queue_data(a,Boot_t,qLink);
	Boot_t* pBook_b = ngx_queue_data(b,Boot_t,qLink);
	return pBook_a->ISBN > pBook_b->ISBN;
}

int main()
{
	Boot_t book[N];
	Journal_t journal[N];
	int i;

	ngx_queue_t queueContainer;
	ngx_queue_init(&queueContainer);
	
	for (i=0;i<N;i++)
	{
		book[i].ISBN = i;
		book[i].type = 0;

		journal[i].ISBN = i+N;
		journal[i].type = 1;
		journal[i].price = 100 + i;

		ngx_queue_insert_head(&queueContainer,&book[i].qLink);
		ngx_queue_insert_tail(&queueContainer,&journal[i].qLink);
	}
	
	ngx_queue_t *q;
	Boot_t* pBook;
	Journal_t * pJournal;

	for (q = ngx_queue_head(&queueContainer);
		q != ngx_queue_sentinel(&queueContainer);
		q = ngx_queue_next(q))
	{
		pBook = (Boot_t*) (ngx_queue_data(q,Boot_t,qLink));
		if (pBook->type == 0) //Book
		{
			printf("book isbn:%d \n",pBook->ISBN);
		}
		else if(pBook->type == 1) //journal
		{
			pJournal = (Journal_t *) pBook;
			printf("journal isbn:%d price:%d\n",pJournal->ISBN,pJournal->price);
		}
	}

	//将queueContainer按照ISBN排序
	ngx_queue_sort(&queueContainer,book_ISBN_cmp);

	printf("\nAfter sort by ISBN\n");
	for (q = ngx_queue_head(&queueContainer);
	q != ngx_queue_sentinel(&queueContainer);
	q = ngx_queue_next(q))
	{
		pBook = (Boot_t*) (ngx_queue_data(q,Boot_t,qLink));
		if (pBook->type == 0) //Book
		{
			printf("book isbn:%d \n",pBook->ISBN);
		}
		else if(pBook->type == 1) //journal
		{
			pJournal = (Journal_t *) pBook;
			printf("journal isbn:%d price:%d\n",pJournal->ISBN,pJournal->price);
		}
	}

	return 0;
}

4. 测试结果及其分析

4.1测试输出如下：

Content of queue as flows
book isbn:2
book isbn:1
book isbn:0
journal isbn:3 price:100
journal isbn:4 price:101
journal isbn:5 price:102

After sort by ISBN
book isbn:0
book isbn:1
book isbn:2
journal isbn:3 price:100
journal isbn:4 price:101
journal isbn:5 price:102

4.2 分析

        下图给出了将book和journal插入链表后，排序前各个数据对象在链表中的数据关系。由于book和journal是数组，所以采用连续空间表示。存储空间中不同颜色的去域块代表不同的数据对象。从图可以看出，qLink数据构成了宿主数据的链接关系，真是堪比一条绳索，将各个数据对象链接起来。queueContainer作为链表的表头，不寄宿到数据对象，他是作为整个双链表的哨兵，标志处表头和表尾所在的位置。