linux内核-双向链表

痛定思痛。 2021-11-05 10:12 278阅读 0赞

# linux中的经典宏定义 #

### offsetof ###

定义：offsetof在linux内核的include/linux/stddef.h中定义。

>     #define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER)

**说明**：获得结构体(TYPE)的变量成员(MEMBER)在此结构体中的偏移量。

(01) ( (TYPE \*)0 ) 将零转型为TYPE类型指针，即TYPE类型的指针的地址是0。

(02) ((TYPE \*)0)->MEMBER 访问结构中的数据成员。

(03) &( ( (TYPE \*)0 )->MEMBER ) 取出数据成员的地址。由于TYPE的地址是0，这里获取到的地址就是相对MEMBER在TYPE中的偏移。

(04) (size\_t)(&(((TYPE\*)0)->MEMBER)) 结果转换类型。对于32位系统而言，size\_t是unsigned int类型；对于64位系统而言，size\_t是unsigned long类型。

### container\_of ###

**定义**：container\_of在linux内核的include/linux/kernel.h中定义。

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

**说明**：根据"结构体(type)变量"中的"域成员变量(member)的指针(ptr)"来获取指向整个结构体变量的指针。

(01) typeof( ( (type \*)0)->member ) 取出member成员的变量类型。

(02) const typeof( ((type \*)0)->member ) \*\_\_mptr = (ptr) 定义变量\_\_mptr指针，并将ptr赋值给\_\_mptr。经过这一步，\_\_mptr为member数据类型的常量指针，其指向ptr所指向的地址。

(03) (char \*)\_\_mptr 将\_\_mptr转换为字节型指针。

(04) offsetof(type,member)) 就是获取"member成员"在"结构体type"中的位置偏移。

(05) (char \*)\_\_mptr - offsetof(type,member)) 就是用来获取"结构体type"的指针的起始地址（为char \*型指针）。

(06) (type \*)( (char \*)\_\_mptr - offsetof(type,member) ) 就是将"char \*类型的结构体type的指针"转换为"type \*类型的结构体type的指针"。

# Linux双向链表实现 #

Linux双向链表的定义主要涉及到两个文件：

> include/linux/types.h
> 
> include/linux/list.h

**(01). 节点定义**

>     struct list_head {
>         struct list_head *next, *prev;
>     };

虽然名称list\_head，但是它既是双向链表的表头，也代表双向链表的节点。

**(02). 初始化节点**

> \#define LIST\_HEAD\_INIT(name) \{ &(name), &(name) \}
> 
> \#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;  
> \}

LIST\_HEAD的作用是定义表头(节点)：新建双向链表表头name，并设置name的前继节点和后继节点都是指向name本身。  
LIST\_HEAD\_INIT的作用是初始化节点：设置name节点的前继节点和后继节点都是指向name本身。  
INIT\_LIST\_HEAD和LIST\_HEAD\_INIT一样，是初始化节点：将list节点的前继节点和后继节点都是指向list本身。

**(03). 添加节点**

> 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;  
> \}  
>   
> static inline void list\_add(struct list\_head \*new, struct list\_head \*head)  
> \{  
>     \_\_list\_add(new, head, head->next);  
> \}  
>   
> static inline void list\_add\_tail(struct list\_head \*new, struct list\_head \*head)  
> \{  
>     \_\_list\_add(new, head->prev, head);  
> \}

\_\_list\_add(new, prev, next)的作用是添加节点：将new插入到prev和next之间。在linux中，以"\_\_"开头的函数意味着是内核的内部接口，外部不应该调用该接口。  
list\_add(new, head)的作用是添加new节点：将new添加到head之后，是new称为head的后继节点。  
list\_add\_tail(new, head)的作用是添加new节点：将new添加到head之前，即将new添加到双链表的末尾。

**(04). 删除节点**

> static inline void \_\_list\_del(struct list\_head \* prev, struct list\_head \* next)  
> \{  
>     next->prev = prev;  
>     prev->next = next;  
> \}  
>   
> static inline void list\_del(struct list\_head \*entry)  
> \{  
>     \_\_list\_del(entry->prev, entry->next);  
> \}  
>   
> static inline void \_\_list\_del\_entry(struct list\_head \*entry)  
> \{  
>     \_\_list\_del(entry->prev, entry->next);  
> \}  
>   
> static inline void list\_del\_init(struct list\_head \*entry)  
> \{  
>     \_\_list\_del\_entry(entry);  
>     INIT\_LIST\_HEAD(entry);  
> \}

\_\_list\_del(prev, next) 和\_\_list\_del\_entry(entry)都是linux内核的内部接口。  
\_\_list\_del(prev, next) 的作用是从双链表中删除prev和next之间的节点。  
\_\_list\_del\_entry(entry) 的作用是从双链表中删除entry节点。

list\_del(entry) 和 list\_del\_init(entry)是linux内核的对外接口。  
list\_del(entry) 的作用是从双链表中删除entry节点。  
list\_del\_init(entry) 的作用是从双链表中删除entry节点，并将entry节点的前继节点和后继节点都指向entry本身。

**(05). 替换节点**

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

[![复制代码][copycode.gif]][copycode.gif 1]

list\_replace(old, new)的作用是用new节点替换old节点。

**(06). 判断双链表是否为空**

> static inline int list\_empty(const struct list\_head \*head)  
> \{  
>     return head->next == head;  
> \}

list\_empty(head)的作用是判断双链表是否为空。它是通过区分"表头的后继节点"是不是"表头本身"来进行判断的。

**(07). 获取节点**

>     #define list_entry(ptr, type, member) \
>         container_of(ptr, type, member)

list\_entry(ptr, type, member) 实际上是调用的container\_of宏。  
它的作用是：根据"结构体(type)变量"中的"域成员变量(member)的指针(ptr)"来获取指向整个结构体变量的指针。

**(08). 遍历节点**

>     #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)

list\_for\_each(pos, head)和list\_for\_each\_safe(pos, n, head)的作用都是遍历链表。但是它们的用途不一样！  
list\_for\_each(pos, head)通常用于获取节点，而不能用到删除节点的场景。  
list\_for\_each\_safe(pos, n, head)通常删除节点的场景。

转载于:https://www.cnblogs.com/lucas-hsueh/p/3734090.html

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