Linux内核链表

1、Linux内核链表介绍

对应链表大家应该都不陌生，我们来复习一下

1.链表简介

链表是一种常用的数据结构，它通过指针将一系列数据节点连接成一条数据链。相对于数组，链表具有更好的动态性，建立链表时无需预先知道数据总量，可以随机分配空间，可以高效地在链表中的任意位置实时插入或删除数据。链表的开销主要是访问的顺序性和组织链的空间损失。

2.传统链表和内核链表对比

传统链表：一般指的是单向链表

struct List
{
struct list *next;//链表结点指针域
};


内核链表：双向循环链表 设计初衷是设计出一个通用统一的双向链表！
struct list_head
{
struct list_head    *head, *prev;
};
list_head结构包含两个指向list_head结构体的指针
prev和next，由此可见，内核的链表具备双链表功能，实际上，通常它都组织成双向循环链表。

3.内核链表-函数

1. INIT_LIST_HEAD:创建链表
2. list_add：在链表头插入节点
3. list_add_tail：在链表尾插入节点
4. list_del：删除节点
5. list_entry：取出节点
6. list_for_each：遍历链表

那么这些函数改怎么用呢？最好的方法就是查看Linux内核源代码了。

INIT_LIST_HEAD创建链表

#define INIT_LIST_HEAD(ptr) do { \(ptr)->next = (ptr); (ptr)->prev = (ptr); \} while (0)

ptr是一个listhead类型的指针，将prev指向自己，将next也指向自己，就是一个空的双向循环列表。

 list_add：在链表头插入节点

/* * Insert a new entry between two known consecutive entries. * * This is only for internal list manipulation where we know * the prev/next entries already! */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_add - add a new entry * @new: new entry to be added * @head: list head to add it after * * Insert a new entry after the specified head. * This is good for implementing stacks. */static __inline__ void list_add(struct list_head *new, struct list_head *head){__list_add(new, head, head->next);}

list_add声明为了一个内联函数，参数有2个，需要插入节点的指针和链表的头结点，它调用了__list_add函数，在这个函数里面有3个参数，用来完成链表的插入。第一步，头结点下一个节点前驱指向新节点，第二步，新节点的后继指向头结点的下一个节点，第三步，新节点的前驱指向头结点，第四步，头结点的后继指向新节点。这样就在链表的头部插入的新节点。

list_add_tail：在链表尾插入节点

/** * list_add_tail - add a new entry * @new: new entry to be added * @head: list head to add it before * * Insert a new entry before the specified head. * This is useful for implementing queues. */static __inline__ void list_add_tail(struct list_head *new,     struct list_head *head){__list_add(new, head->prev, head);}

在尾部插入节点的方法实现的很巧妙，仅仅调用__list_add函数就实现了，因为他是循环链表，头结点的前一个节点即为尾节点，通过对头结点和尾节点指针的修改就可以把新节点插入到链表尾部，这里的步骤和上面的一样。

 list_del：删除节点

/* * Delete a list entry by making the prev/next entries * point to each other. * * This is only for internal list manipulation where we know * the prev/next entries already! */static __inline__ void __list_del(struct list_head *prev,  struct list_head *next){next->prev = prev;prev->next = next;}/** * list_del - deletes entry from list. * @entry: the element to delete from the list. * Note: list_empty on entry does not return true after this, the entry is * in an undefined state. */static __inline__ void list_del(struct list_head *entry){__list_del(entry->prev, entry->next);}

删除一个节点需要的参数是这个节点的指针‘，然后调用__list_del函数，将这个节点前驱的后继指向这个节点的后继，这个节点的后继的前驱指向这个节点的前驱，即实现了对这个节点的删除。

list_entry：取出节点

/** * list_entry - get the struct for this entry * @ptr:the &struct list_head pointer. * @type:the type of the struct this is embedded in. * @member:the name of the list_struct within the struct. */#define list_entry(ptr, type, member) \container_of(ptr, type, member)

这个函数有3个参数，ptr是list_head指针，type是结构体的信息，因为根据list_head的信息无法得到结构体里面的数据信息，member是结构体里面的list_struct结构体的名字。

list_for_each：遍历链表

/** * list_for_each-iterate over a list * @pos:the &struct list_head to use as a loop cursor. * @head:the head for your list. */#define list_for_each(pos, head) \for (pos = (head)->next; prefetch(pos->next), pos != (head); \pos = pos->next)

这个函数有2个参数，pos是一个游标，是list_head结构体的信息，head是链表的头结点。

4、实例代码

list.c

#include <linux/init.h>#include <linux/module.h>#include <linux/list.h>struct score{int no;int math;int english;struct  list_head list;};struct list_head score_head;struct score stu1,stu2,stu3,stu4;struct list_head *poc;struct score *tmp;MODULE_LICENSE("GPL"); static int list_init(void){INIT_LIST_HEAD(&score_head);stu1.no=1;stu1.math=90;stu1.english=88;list_add(&(stu1.list),&score_head);stu2.no=2;stu2.math=100;stu2.english=90;list_add(&(stu2.list),&score_head);stu3.no=3;stu3.math=80;stu3.english=90;list_add(&(stu3.list),&score_head);stu4.no=4;stu4.math=95;stu4.english=100;list_add(&(stu4.list),&score_head);list_for_each(poc,&score_head){tmp = list_entry(poc, struct score, list);printk("stu%d math:%d english:%d\n",tmp->no,tmp->math,tmp->english);}return 0;}static void list_exit(void){list_del(&(stu1.list));list_del(&(stu2.list));}module_init(list_init);module_exit(list_exit);

Makefile:

obj-m := list.oKDIR := /home/unix/NO.3/2-Linux/linux-mini2440/all:make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules CROSS_COMPILE=arm-linux- ARCH=arm