内核链表基础

1.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。

通常链表数据结构至少包含两个域：数据域和指针域，数据域用于存储数据，指针域用于建立与下一个节点的联系。按照指针域的组织以及各个节点之间的联系形式，链表又可以分为单链表、双链表、循环链表等多种类型。

2.内核链表

在Linux内核中使用了大量的链表结构来组织数据。这些链表大多采用了[include/linux/list.h]中实现的一套精彩的链表数据结构。

链表数据结构的定义：

struct list_head

{

  struct list_head *next, *prev;

};

list_head结构包含两个指向list_head结构的指针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.Linux内核中提供的链表操作主要有：

初始化链表头

INIT_LIST_HEAD(list_head *head)

插入节点

list_add(struct list_head *new, struct list_head *head)

list_add_tail(struct list_head *new, struct list_head *head)

删除节点

list_del(struct list_head *entry)

提取数据结构

list_entry(ptr, type, member)

已知数据结构中的节点指针ptr，找出数据结构，例：

list_entry(aup, struct autofs, list)

遍历

  list_for_each(struc list_head *pos, struc list_head *head)

例：

  struct list_head *entry;

  struct list_head cs46xx_devs; //链表头

  list_for_each(entry, &cs46xx_devs)

  {

      card=list_entry(entry,structcs_card,list);

      if (card->dev_midi == minor)

  break;

  }

4.实例分析

#include <linux/kernel.h>#include <linux/module.h>#include <linux/init.h>#include <linux/slab.h>#include <linux/list.h>MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_AUTHOR("ly");MODULE_DESCRIPTION("List Module");MODULE_ALIAS("List module");struct student{char name[100];int num;struct list_head list;};struct student *pstudent;struct student *tmp_student;struct list_head student_list;struct list_head *pos;static int mylist_init(){int i=0;INIT_LIST_HEAD(&student_list);pstudent=kmalloc(sizeof(struct student)*5,GFP_KERNEL);memset(pstudent,0,sizeof(struct student)*5);for(i=0;i<5;i++){sprintf(pstudent[i].name,"Student%d",i+1);pstudent[i].num=i+1;list_add(&(pstudent[i].list),&student_list);}list_for_each(pos,&student_list){tmp_student=list_entry(pos,struct student,list);printk("<0>studnet %d name: %s\n",tmp_student->num,tmp_student-name);}return 0;}static void mylist_exit(){int i;/*实验：将for 换成list_for_each来遍历删除结点，观察要发生的现象，并考虑解决办法*/for(i=0;i<5;i++){list_del(&(pstudent[i].list));}kfree(pstudent);}module_init(mylist_init);module_exit(mylist_exit);

解决实验中的问题

#include <linux/kernel.h>#include <linux/module.h>#include <linux/init.h>#include <linux/slab.h>#include <linux/list.h>MODULE_LICENSE("GPL");MODULE_AUTHOR("ly");MODULE_DESCRIPTION("List Module");MODULE_ALIAS("List module");typedef struct student{char name[100];struct list_head list;}node,*LinkList;struct list_head mylist;struct list_head* pos;struct list_head* tmp;LinkList p,q;static int my_module_init(void){int i=0;p=(LinkList)kmalloc(sizeof(node)*5,GFP_KERNEL);INIT_LIST_HEAD(&mylist);printk("start.....................................\n");for(i=0;i<5;i++){sprintf(p[i].name,"Name :%d",i);list_add_tail(&p[i].list,&mylist);}printk("start to print............................\n");list_for_each(pos,&mylist){q=list_entry(pos,node,list);printk("%s\n",q->name);}printk("end of init...............................\n");return 0;}static void my_module_exit(void){list_for_each(pos,&mylist){q=list_entry(pos,node,list);tmp=pos->next;list_del(&(q->list));pos=tmp->prev;}kfree(p);/*int i;for(i=0;i<5;i++){list_del(&(p[i].list));}kfree(p);*/printk("Exit successfully!\n");}module_init(my_module_init);module_exit(my_module_exit);