Linux 核心list head 學習

在linux核心中，提供了乙個用來建立雙向迴圈鍊錶的結構 list_head。雖然linux核心是用c語言寫的，但是list_head的引入，使得核心資料結構也可以擁有物件導向的特性，通過使用操作list_head 的通用介面很容易實現**的重用，有點類似於c++的繼承機制（希望有機會寫篇文章研究一下c語言的物件導向機制）。下面就是kernel中的list_head結構定義：

struct list_head ;

#define list_head_init(name)

需要注意的一點是，頭結點head是不使用的，這點需要注意。

使用list_head組織的鍊錶的結構如下圖所示：

list_head這個結構看起來怪怪的，它竟沒有資料域！所以看到這個結構的人第一反應就是我們怎麼訪問資料？

其實list_head不是拿來單獨用的，它一般被嵌到其它結構中，如：

struct file_node;

此時list_head就作為它的父結構中的乙個成員了，當我們知道list_head的位址（指標）時，我們可以通過list.c提供的巨集 list_entry 來獲得它的父結構的位址。下面我們來看看list_entry的實現:

#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) ( )

這裡涉及到三個巨集，還是有點複雜的，我們乙個乙個來看：

#define offsetof(type,member) ( (size_t)& ((type *)0）-> member )

我們知道 0 位址內容是不能訪問的，但 0位址的位址我們還是可以訪問的，這裡用到乙個取址運算子

(type *)0 它表示將 0位址強制轉換為type型別，((type *)0）-> member 也就是從0址址找到type 的成員member 。

我們結合上面的結構來看

struct file_node;

將實參代入 offset( struct file_node, node )；最終將變成這樣：

( (size_t) & ((struct file_node*)0）-> node )；這樣看的還是不很清楚，我們再變變：

struct file_node *p = null;

& p->node;

這樣應該比較清楚了，即求 p 的成員 node的位址，只不過p 為0位址，從0位址開始算成員node的位址，也就是成員 node 在結構體 struct file_node中的偏移量。offset巨集就是算member在type中的偏移量的。

我們再看第二個巨集

#define container_of(ptr,type,member) ( )

這個巨集是由兩個語句組成，最後container_of返回的結果就是第二個表示式的值。這裡__mptr為中間變數，這就是list_head指標型別，它被初始化為ptr的值，而ptr就是當前所求的結構體中list_head節點的位址。為什麼要用中間變數，這是考慮到安全性因素，如果傳進來乙個ptr++，所有ptr++放在乙個表示式中會有***，像 (p++)+(p++)之類。

(char*)__mptr 之所以要強制型別轉化為char是因為位址是以位元組為單位的，而char的長度就是乙個位元組。

container_of的值是兩個位址相減，

剛說了__mptr是結構體中list_head節點的位址，offset巨集求的是list_head節點member在結構體type中的偏移量，那麼__mptr減去它所在結構體中的偏移量，就是結構體的位址。

所以list_entry(ptr,type,member)巨集的功能就是，由結構體成員位址求結構體位址。其中ptr 是所求結構體中list_head成員指標，type是所求結構體型別，member是結構體list_head成員名。通過下圖來總結一下：

繼續列舉一些雙鏈表的常用操作：

雙向鍊錶的遍歷——list_for_each

//注：這裡prefetch 是gcc的乙個優化選項，也可以不要

#define list_for_each(pos, head) \

for (pos = (head)->next; prefetch(pos->next), pos != (head); \

pos = pos->next)

生成雙向鍊錶的頭結點——list_head()

list_head() -- 生成乙個名為name的雙向煉表頭節點

#define list_head(name) \

struct list_head name = list_head_init(name)

static inline void init_list_head(struct list_head *list)

雙向鍊錶的插入操作 -- list_add()

將new所代表的結構體插入head所管理的雙向鍊錶的頭節點head之後: （即插入表頭）

static inline void list_add(struct list_head *new, struct list_head *head)

static inline void __list_add( struct list_head *new, struct list_head *prev, struct list_head *next)

從list中刪除結點——list_del()

static inline void list_del(struct list_head *entry)

static inline void __list_del(struct list_head * prev, struct list_head * next)

判斷鍊錶是否為空（如果雙向鍊錶head為空則返回真，否則為假）——list_empty()

static inline int list_empty(const struct list_head *head)

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Linux 核心list head 學習

Linux核心list head學習（二）

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