Linux内核中链表的实现与应用【转】 - 张昺华

发布时间:2017-7-9 7:32:58编辑:www.fx114.net 分享查询网我要评论
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转自:http://blog.chinaunix.net/uid-27037833-id-3237153.html

链表(循环双向链表)是Linux内核中最简单、最常用的一种数据结构。

       
       1、链表的定义
            struct list_head {
                struct list_head *next, *prev;
            }
           这个不含数据域的链表,可以嵌入到任何数据结构中,例如可按如下方式定义含有数据域的链表:
            struct my_list {
                void  * mydata;
                struct list_head  list;
            } ;
 
       2、链表的声明和初始化宏
            struct list_head 只定义了链表结点,并没有专门定义链表头.那么一个链表结点是如何建立起来的?
内核代码 list.h 中定义了两个宏:
            #defind  LIST_HEAD_INIT(name)    { &(name), &(name) }      //仅初始化
            #defind  LIST_HEAD(name)     struct list_head  name = LIST_HEAD_INIT(name)  //声明并初始化
           
            如果要声明并初始化链表头mylist_head,则直接调用:LIST_HEAD(mylist_head),之后,
mylist_head的next、prev指针都初始化为指向自己。这样,就有了一个带头结点的空链表。
 
             判断链表是否为空的函数:
             static inline int list_empty(const struct list_head  * head) {
                  return head->next  ==  head;
              }    //返回1表示链表为空,0表示不空
 
      3、在链表中增加一个结点
          (内核代码中,函数名前加两个下划线表示内部函数)
            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.h 中增加结点的两个函数为:
           (链表是循环的,可以将任何结点传递给head,调用这个内部函数以分别在链表头和尾增加结点)
            static inline void list_add(struct list_head *new, struct llist_head *head)
            {
                    __list_add(new, head, head -> next) ;
            }
            static inline void list_add_tail(struct list_head 8new, struct list_head *head)
            {
                     __list_add(new, head -> prev, head) ;
            }
            附:给head传递第一个结点,可以用来实现一个队列,传递最后一个结点,可以实现一个栈。
            static 加在函数前,表示这个函数是静态函数,其实际上是对作用域的限制,指该函数作用域仅局限
           于本文件。所以说,static 具有信息隐蔽的作用。而函数前加 inline 关键字的函数,叫内联函数,表
           示编译程序在调用这个函数时,立即将该函数展开。
            
    4、 遍历链表
           list.h 中定义了如下遍历链表的宏:
           #define   list_for_each(pos, head)    for(pos = (head)-> next ;  pos != (head) ;  pos = pos -> next)  
           这种遍历仅仅是找到一个个结点的当前位置,那如何通过pos获得起始结点的地址,从而可以引用结
点的域?list.h 中定义了 list_entry 宏:
           #define   list_entry( ptr, type, member )  \
              ( (type *) ( (char *) (ptr)  - (unsigned long) ( &( (type *)0 )  ->  member ) ) )
          分析:(unsigned long) ( &( (type *)0 )  ->  member ) 把 0 地址转化为 type 结构的指针,然后获取该
          结构中 member 域的指针,也就是获得了 member 在type 结构中的偏移量。其中  (char *) (ptr) 求
         出的是 ptr 的绝对地址,二者相减,于是得到 type 类型结构体的起始地址,即起始结点的地址。
 
   5、链表的应用
         一个用以创建、增加、删除和遍历一个双向链表的Linux内核模块

点击(此处)折叠或打开

  1. #include <linux/kernel.h>
  2. #include <linux/module.h>
  3. #include <linux/slab.h>
  4. #include <linux/list.h>
  5. MODULE_LICENCE("GPL");
  6. MODULE_AUTHOR("LUOTAIJIA");
  7. #define N 10
  8. struct numlist {
  9.     int num;
  10.     struct list_head list;
  11. };
  12. struct numlist numhead;
  13. static int __init doublelist_init(void)
  14. {
  15.     //初始化头结点
  16.     struct numlist * listnode; //每次申请链表结点时所用的指针
  17.     struct list_head * pos;
  18.     struct numlist * p;
  19.     int i;
  20.     printk("doublelist is starting...\n");
  21.     INIT_LIST_HEAD(&numhead.list);
  22.     /*
  23.      * static inline void INIT_LIST_HEAD(struct list_head *list)
  24.      * {
  25.      * list->next = list;
  26.      * list->prev = list;
  27.      * }
  28.      */
  29.     //建立N个结点,依次加入到链表当中
  30.     for (i=0; i<N; i++) {
  31.         listnode = (struct numlist *)kmalloc(sizeof(struct numlist), GFP_KERNEL);
  32.         //void *kmalloc(size_t size, int flages)
  33.         //分配内存,size 要分配内存大小,flags 内存类型
  34.         listnode->num = i+1;
  35.         list_add_tail(&listnode->list, &numhead.list);
  36.         printk("Node %d has added to the doublelist...\n", i+1);
  37.     }
  38.     //遍历链表
  39.     i = 1;
  40.     list_for_each(pos, &numhead.list) {
  41.         p = list_entry(pos, struct numlist, list);
  42.         printk("Node %d's data: %d\n", i, p->num);
  43.         i++;
  44.     }
  45.     return 0;
  46. }
  47. static void __exit doublelist_exit(void)
  48. {
  49.     struct list_head *pos, *n;
  50.     struct numlist *p;
  51.     int i;
  52.     //依次删除N个结点
  53.     i = 1;
  54.     list_for_each_safe(pos, n, &numhead.list) {
  55.         //为了安全删除结点而进行的遍历
  56.         list_del(pos); //从链表中删除当前结点
  57.         p = list_entry(pos, struct numlist, llist);
  58.         //得到当前数据结点的首地址,即指针
  59.         kfree(p); //释放该数据结点所占空间
  60.         printk("Node %d has removed from the doublelist...\n", i++);
  61.     }
  62.     printk("doublelist is exiting...\n");
  63. }
  64. module_init(doublelist_init);
  65. module_exit(doublelist_exit);
  66.  


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