linux核心方式與眾不同,它不是將資料結構塞入鍊錶,而是將鍊錶節點塞入資料結構!
這一點一定要時刻銘記於心。
鍊錶節點定義:
struct list_head ;
鍊錶的初始化可以由兩個巨集來靜態的實現:
#define list_head_init(name)
#define list_head(name) \
struct list_head name = list_head_init(name)
當然也有用函式動態實現的形式:
/* init_list_head - initialize a list_head structure
* @list: list_head structure to be initialized.
* initializes the list_head to point to itself. if it is a list header,
* the result is an empty list. */
static inline void init_list_head(struct list_head *list)
【list_entry巨集】
由於是把節點嵌入資料結構,而不是把資料結構嵌入節點,於是引發了乙個問題:
作為乙個節點,它是如何探知外面的世界的?它如何知道自己被怎樣的乙個資料結構包圍著?如何去訪問包圍它的這個資料結構中的其他成員變數?
於是有了list_entry,是乙個巨集,呼叫另乙個巨集,用來獲取包含某個鍊錶節點的結構體:
/* list_entry - get the struct for this entry
* @ptr: the &struct list_head pointer.
* @type: the type of the struct this is embedded in. //該結構體的型別
* @member: the name of the list_head within the struct. */ //該鍊錶節點的名稱
#define list_entry(ptr, type, member) \
container_of(ptr, type, member)
list_entry巨集呼叫了container_of巨集,後者的作用是已知結構體中一成員名(member)和其位址(ptr),求得整個結構體的位址,這個巨集返回指向type結構的指標。ptr為成員位址,type為結構體型別,member為結構體成員名。
這裡的三個引數,ptr是指向list_head型別鍊錶的指標,type為乙個結構體,而member為結構體type中的乙個域,型別為list_head。在核心**中大量引用了這個巨集,因此,搞清楚這個巨集的含義和用法非常重要。
於是我們進一步地,來看container_of巨集的具體實現:
#define container_of(ptr, type, member) ()
首先,typeof()的作用是獲取變數的型別。
於是這裡做的第一步是,把0位址強轉成結構體type型別的指標,然後利用這個type結構體指標去訪問其成員變數member。
然後這個時候再對這個訪問到的member變數作typeof操作,其獲取其變數型別。
然後利用該變數型別建立乙個臨時指標變數__mptr,指向ptr
——也就是說,這麼一長串const typeof(((type *)0)->member) *__mptr,也只是新建了乙個和ptr同樣型別的指標,然後執行ptr,在後面代替ptr來使用。
緊接著,第二行的offsetof又是乙個巨集:
#define offsetof(type, member) ((size_t) &((type *)0)->member)
該巨集的作用是計算某個結構體type中,某個成員member的偏移量。
具體原理是,把0位址強轉成結構體type型別的指標,然後利用這個type結構體指標去訪問其成員變數member。這一步相當於,假想在0位址處有乙個type型別的結構體,然後訪問假想的member成員。然後再對訪問的結果取位址,顯然這就是這個假想的member成員相對於0位址的偏移——即成員變數member在type中的偏移。
知道了offsetof巨集的作用,再回到container_of巨集的第二行。
我們看到,這一步用__mptr指標的位址減去member相對於type的偏移量——(這裡把__mptr強轉成char *的目的大概就是要強轉成位址量?)。也就是,用指向ptr的指標的位址,減去ptr在type中的偏移量,自然就得到了外部的這個type的位址。
最後再把它強轉成type型別的指標。
這樣,就獲取到了整個結構體的位址。
有了這個結構體的位址,相當於我們能夠訪問包含鍊錶節點的這個外面的結構體,即獲得乙個指向外部結構體的指標,那麼就可以再對其進行訪問操作,訪問其中的其他成員變數啦。
【question】
這裡有個疑問,既然ptr已經指向了結構體中的鍊錶節點,那為什麼不直接用它來和偏移量作相減,而是要大費周折地新建乙個變數__mptr?為啥呢?
linux核心鍊錶
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