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kernel list_head 双向链表

kernel list_head 双向链表

作者: gbmaotai | 来源:发表于2018-09-19 11:42 被阅读0次
    struct list_head {
      struct list_head *next, *prev;
    };
    
    #define LIST_HEAD_INIT(name) { &(name), &(name) }
    //初始化next , prev 指向自己
    #define LIST_HEAD(name) \
        struct list_head name = LIST_HEAD_INIT(name)
    
    static inline void INIT_LIST_HEAD(struct list_head *list)
    {
        list->next = list;
        list->prev = list;
    }
    

    需要注意的一点是,头结点head是不使用的,这点需要注意。

    没有数据域!所以看到这个结构的人第一反应就是我们怎么访问数据?

    其实list_head不是拿来单独用的,它一般被嵌到其它结构中,如:

    struct file_node{
      char c;
      struct list_head node;
    };
    

    此时list_head就作为它的父结构中的一个成员了,当我们知道list_head的地址(指针)时,我们可以通过list.c提供的宏 list_entry 来获得它的父结构的地址。下面我们来看看list_entry的实现:

    list_entry

    #define list_entry(ptr,type,member)\
      container_of(ptr,type,member)
     
    #define offsetof(TYPE,MEMBER) ((size_t)&((TYPE *)0)->MEMBER)
    
    #define container_of(ptr,type,member) ( {\
      const typeof( ((type*)0)->member ) *__mptr=(ptr);\
      (type*)( (char*)__mptr - offsetof(type,member) );} )
    
    #define offsetof(TYPE,MEMBER) ( (size_t)& ((TYPE *)0)-> MEMBER )
    

    这里用到一个取址运算符
    (TYPE *)0 它表示将 0地址强制转换为TYPE类型,((TYPE *)0)-> MEMBER 也就是从0址址找到TYPE 的成员MEMBER 。

    将实参代入

    offset( struct file_node, node );
    ( (size_t) & ((struct file_node*)0)-> node );
    
    struct file_node *p = NULL;
    &p->node;
    

    即求 p 的成员 node的地址,只不过p 为0地址,从0地址开始算成员node的地址,也就是 成员 node 在结构体 struct file_node中的偏移量。offset宏就是算MEMBER在TYPE中的偏移量的。

    #define container_of(ptr,type,member) ( {\
      const typeof( ((type*)0)->member ) *__mptr=(ptr);\
      (type*)( (char*)__mptr - offsetof(type,member) );} )
    

    这个宏是由两个语句组成,最后container_of返回的结果就是第二个表达式的值。

    这里__mptr为中间变量,这就是list_head指针类型,它被初始化为ptr的值,而ptr就是当前所求的结构体中list_head节点的地址。为什么要用中间变量,这是考虑到安全性因素,如果传进来一个ptr++,所有ptr++放在一个表达式中会有副作用,像 (p++)+(p++)之类。
    (char*)__mptr 之所以要强制类型转化为char是因为地址是以字节为单位的,而char的长度就是一个字节。

    container_of的值是两个地址相减,
    刚说了__mptr是结构体中list_head节点的地址,offset宏求的是list_head节点MEMBER在结构体TYPE中的偏移量,那么__mptr减去它所在结构体中的偏移量,就是结构体的地址。
    所以list_entry(ptr,type,member)宏的功能就是,由结构体成员地址求结构体地址。其中ptr 是所求结构体中list_head成员指针,type是所求结构体类型,member是结构体list_head成员名。

    双向链表操作

    list_add()

    双向链表的插入操作 --

    __list_add这个函数, 只能是用于知道前后结点, 插入在这两个中间.

    static inline void __list_add(struct list_head *new,
                      struct list_head *prev,
                      struct list_head *next)
    {
        next->prev = new;
        new->next = next;
        new->prev = prev;
        prev->next = new;
    }
    

    list_add() 这个就是将新添加的链表放在new这里. 要注意的是, new必须是list_head的结构, head是头部, head->next就是下一个, 那么这个函数的用法就是, 将新元素, 放到了链表的头端.

    static inline void list_add(struct list_head *new, struct list_head *head)
    {
        __list_add(new, head, head->next);
    }
    

    添加到尾部, 就是使用head->prev, 然后head作为下一个.

    static inline void list_add_tail(struct list_head *new, struct list_head *head)
    {
        __list_add(new, head->prev, head);
    }
    
    list_del()

    从list中删除结点——

    static inline void __list_del(struct list_head *prev, struct list_head *next)
    {
        next->prev = prev;
        prev->next = next;
    }
    

    删除一个链表的尸体, 只要把前和后相连接起来就好了. 这里也是只用于知道内部的结点的时候才能用

    static inline void list_del(struct list_head *entry)
    {
        __list_del(entry->prev, entry->next);
        entry->next = (void *) 0;
        entry->prev = (void *) 0;
    }
    
    list_empty()

    判断链表是否为空(如果双向链表head为空则返回真,否则为假)—

    list_for_each()
    list_for_each_safe()

    因此之遍历链表不删除结点时,可以使用list_for_each(),而当由删除结点操作时,则要使用list_for_each_safe()。

    #define list_for_each(pos, head) \
        for (pos = (head)->next; pos != (head); pos = pos->next)
    
    #define list_for_each_safe(pos, n, head) \
        for (pos = (head)->next, n = pos->next; pos != (head); \
            pos = n, n = pos->next)
    

    你能够在循环结构里面安全的删除所遍历的元素

    链表是在你的数据项里面的一个成员.
    你可以将struct list_head 这个结构体放在任何地方
    你可以将struct list_head 变量命名为任意的名字
    你可以有多个list

    struct file_node{
      char c;
      struct list_head node;
    };
    
    struct file_node mylist;
    INIT_LIST_HEAD(&mylist.node);
    
    tmp= (struct file_node *)malloc(sizeof(struct file_node));
    
    list_add(&(tmp->node), &(mylist.node));
    
    
    list_for_each(pos, &mylist.node){
        tmp= list_entry(pos, struct file_node, node);
        
         printf("c= %d \n", tmp->c);
    
        }
    
    
    
    
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