Linux内核中的双向循环链表学习

        写在前面:很久没写博客了,因为上一个月要期末考试,所以也就没什么时间去学习其他东西了。现在好了,暑假可以静下心来留在实验室好好搞技术。下面的内容是之前学习过的,现在把它整理出来,就当作是一个总结吧。

 

一、概述

       Linux内核中大量使用了链表这个基本数据结构,因此有必要去窥探一下其“葫芦里卖的是什么药”。先来些基本知识点吧:

1.数据元素间是一对一关系;

2.链表中的元素个数是有限的;

3.同一表中各数据元素的类型和长度相同。

 

二、实现

      先上代码,有个感性的认识,后面再解释。

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<malloc.h>
  3 
  4 //链表头结构
  5 struct list_head
  6 {
  7     struct list_head *next,*prev;
  8 };
  9 
 10 //#define LIST_HEAD_INIT(name)  {&(name),&(name)}
 11 //#define LIST_HEAD(name)  struct list_head name = LIST_HEAD_INIT(name)
 12 
 13 //链表头初始化
 14 void INIT_LIST_HEAD(struct list_head *list)
 15 {
 16     list->next = list;
 17     list->prev = list;
 18 }
 19 
 20 //真正实现链表插入操作
 21 void _list_add(struct list_head *nnew,struct list_head *prev,struct list_head *next)
 22 {
 23     next->prev = nnew;
 24     nnew->next = next;
 25     nnew->prev = prev;
 26     prev->next = nnew;
 27 }
 28 
 29 //向链表插入一个节点
 30 void list_add(struct list_head *nnew,struct list_head *head)
 31 {
 32     _list_add(nnew,head,head->next);
 33 }
 34 
 35 
 36 #define list_for_each(pos,head) \
 37     for(pos = (head)->next;pos != (head);pos = pos->next)
 38 
 39 #define list_for_each_safe(pos,n,head) \
 40     for(pos = (head)->next,n = pos->next;pos != (head);pos = n,n = pos->next)
 41 
 42 //根据节点中的一个成员在节点中的偏移量找到节点的起始地址
 43 #define list_entry(ptr,type,member) \
 44     ((type *)((char *)(ptr)-(unsigned long)(&((type *)0)->member)))
 45 
 46 //真正实现链表删除操作
 47 void _list_del(struct list_head *prev,struct list_head *next)
 48 {
 49     next->prev = prev;
 50     prev->next = next;
 51 }
 52 
 53 //删除链表中的一个节点
 54 void list_del(struct list_head *entry)
 55 {
 56     _list_del(entry->prev,entry->next);
 57     entry->next = NULL;
 58     entry->prev = NULL;
 59 }
 60 
 61 ////////////////////////////////////////////////////
 62 
 63 //默认链表长度
 64 #define N  10
 65 
 66 //定义节点的数据结构
 67 struct numlist
 68 {
 69     int num;//数据域
 70     struct list_head list;//指针域
 71 };
 72 
 73 //定义链表头节点
 74 struct numlist numhead;
 75 
 76 
 77 int main()
 78 {
 79 
 80     struct numlist *listnode;
 81     struct list_head *pos;
 82     struct numlist *p;
 83     struct list_head *t;
 84     int i;
 85 
 86     //初始化链表头节点
 87     INIT_LIST_HEAD(&numhead.list);
 88 
 89     for(i=0;i<N;i++)
 90     {
 91         //为新节点分配内存
 92         listnode = (struct numlist *)malloc(sizeof(struct numlist));
 93         //为节点数据域赋值
 94         listnode->num = i;
 95         //将该节点插入到链表中
 96         list_add(&listnode->list,&numhead.list);
 97         printf("Node %d has been added to doublelist\n",i);
 98     }
 99 
100     printf("\n\n\n\n");
101 
102     //遍历链表
103     list_for_each(pos,&numhead.list)
104     {
105         i--;
106         //找出一个节点
107         p = list_entry(pos,struct numlist,list);
108         printf("Node %d's data: %d\n",i,p->num);
109     }
110     
111     list_for_each_safe(pos,t,&numhead.list)
112     {
113         //删除节点
114         list_del(pos);
115         p = list_entry(pos,struct numlist,list);
116         //释放节点的内存
117         free(p);
118     }
119 
120     return 0;
121 }

      第87行,初始化头节点,让其list成员的两个指针域都指向头节点本身,如图1所示:

                                                                            

                                                                                   图1 初始化后的头节点

 第89~98行,向该链表插入N(等于10)个节点。分析list_add()函数可知,每次插入新节点的位置是介于头节点和头节点的下一个节点之间,并且可以知道这是一个双向循环链表,如图2所示:

 

                                                   

                                                                                    图2 插入节点后的链表

        第103~109行,遍历整个链表,遍历过程是从头节点的下一个节点开始,直到当前节点等于头结点为终止遍历条件,每遍历到一个节点就有其成员的的值打印出来。第43~44行,这两句的作用是根据节点的其中一个成员得到该节点的起始地址,从而可以访问该节点的其他成员,在Linux中有一个专门的函数container_of()来实现这个功能。第111~118行,遍历整个链表,每遍历到一个节点就先把该节点用临时变量保存起来,然后将该节点的内存收回,从而实现删除操作。

     运行结果:

 

     总结一下:上面的程序实现了一个双向循环链表,有插入,遍历和删除操作,只要加以修改就可以实现更多功能和更复杂的操作。

 

 

posted @ 2012-07-09 15:14  lknlfy  阅读(2178)  评论(0编辑  收藏  举报