双向链表分析

1. 位置

linux原码里的list.h

 

2. 数据结构

struct list_head {

    struct list_head *next, *prev;

};

 

3. 使用方法

1. 应用时，在链表的头节点及中间节点的数据结构中包含struct list_head成员；

2. 头节点的struct list_head成员应初始化（将next、prev指针都指向自己，next指向自己时表明链表为空）；

3. 建议将中间节点的struct list_head成员next、prev初始化为NULL；

4. 在并行执行环境下使用时，需考虑对链表进行加锁保护；

5. 插入、删除、遍历等操作见下面的接口。

 

4. 接口

4.1. LIST_HEAD

· 原型
     LIST_HEAD(name)

· 功能
     定义链表头节点变量，并初始化

· 参数
     name：头节点变量名

4.2. INIT_LIST_HEAD

· 原型
     INIT_LIST_HEAD(ptr)

· 功能
     初始化链表头节点

· 参数
     ptr：头节点指针

4.3. list_add

· 原型
     void list_add(struct list_head *new, struct list_head *head)

· 功能
     将节点加入到链表的头部

· 参数
     new：节点
     head：头节点

4.4. list_add_tail

· 原型
     void list_add_tail(struct list_head *new, struct list_head *head)

· 功能
     将节点加入到链表的尾部

· 参数
     new：节点
     head：头节点

4.5. list_del

· 原型
     void list_del(struct list_head *entry)

· 功能
     从链表中删除节点，并将节点的next及prv置NULL。

· 参数
     entry：待删除节点

4.6. list_del_init

· 原型
     void list_del_init(struct list_head *entry)

· 功能
     删除节点，并将节点初始化（INIT_LIST_HEAD）

· 参数
     entry：待删除节点

4.7. list_empty

· 原型
     int list_empty(struct list_head *head)

· 功能
     判断链表是否为空

· 参数
     head：头节点

· 说明
     头节点的next指向自己时表明链表为空

4.8. list_is_last

· 原型
     int list_is_last(const struct list_head *list, const struct list_head *head)

· 功能
     判断节点是否链表的最后一个成员

· 参数
     list：节点
     head：头节点

· 说明
     list != head时有效，或者说仅当list为链表成员时有效。

4.9. list_entry

· 原型
     list_entry(ptr, type, member)

· 功能
     获取包含该节点成员的数据结构的指针

· 参数
     ptr：struct list_head成员的指针
     type：struct list_head所在数据结构的类型
     member：struct list_head的成员名

4.10. list_first_entry

· 原型
     list_first_entry(ptr, type, member)

· 功能
     获取链表的第一个节点

· 参数
     ptr：头节点指针
     type：struct list_head所在数据结构的类型
     member：struct list_head的成员名

· 返回
     链表第一个节点（struct list_head所在数据结构）的指针

· 说明
     仅针对链表非空时可用。

4.11. list_next_entry

· 原型
     list_next_entry(pos, head, member)

· 功能
     获取链表的下一个节点

· 参数
     pos：struct list_head所在数据结构的指针
     head：链表的头节点指针
     member：struct list_head的成员名

· 返回
     如果是最后一个节点返回NULL，否则返回下一个节点（struct list_head所在数据结构的指针）

4.12. list_for_each

· 原型
     list_for_each(pos, head)

· 功能
     遍历链表所有节点

· 参数
     pos：struct list_head成员的指针
     head：链表的头节点指针

· 说明
     需根据pos调用list_entry转换为struct list_head所在数据结构的指针后再使用；
     遍历完后，pos指向的是链表的头节点。

4.13. list_for_each_prev

· 原型
     list_for_each_prev(pos, head)

· 功能
     遍历链表所有节点（从链表最后一个节点开始）

· 参数
     pos：struct list_head成员的指针
     head：链表的头节点指针

· 说明
     需根据pos调用list_entry转换为struct list_head所在数据结构的指针后再使用；
     遍历完后，pos指向的是链表的头节点。

4.14. list_for_each_safe

· 原型
     list_for_each_safe(pos, n, head)

· 功能
     遍历链表所有节点，允许有节点删除的操作

· 参数
     pos：struct list_head成员的指针
     n：临时变量，struct list_head的指针
     head：链表的头节点指针

· 说明
     需根据pos调用list_entry转换为struct list_head所在数据结构的指针后再使用；
     遍历完后，pos指向的是链表的头节点。

4.15. list_for_each_entry

· 原型
     list_for_each_entry(pos, head, member)

· 功能
     遍历链表所有节点

· 参数
     pos：struct list_head所在数据结构的指针
     head：链表的头节点指针
     member：struct list_head的成员名

· 说明
     遍历完后，pos指向是无效的。

4.16. list_for_each_entry_safe

· 原型
     list_for_each_entry_safe(pos, n, head, member)

· 功能
     遍历链表所有节点，允许有节点删除的操作

· 参数
     pos：struct list_head所在数据结构的指针
     n：临时变量，struct list_head所在数据结构的指针
     head：链表的头节点指针
     member：struct list_head的成员名

· 说明
     遍历完后，pos指向是无效的。

4.17. list_for_each_entry_continue

· 原型
     list_for_each_entry_continue(pos, head, member)

· 功能
     从指定的节点开始向后遍历链表

· 参数
     pos：struct list_head所在数据结构的指针
     head：链表的头节点指针
     member：struct list_head的成员名

· 说明
     遍历完后，pos指向是无效的。

4.18. list_replace

· 原型
     void list_replace(struct list_head *old, struct list_head *new)

· 功能
     替换节点

· 参数
     old：原节点
     new：新节点

4.19. list_replace_init

· 原型
     void list_replace_init(struct list_head *old, struct list_head *new)

· 功能
     替换节点，并将原节点初始化（INIT_LIST_HEAD）

· 参数
     old：原节点
     new：新节点

4.20. list_move

· 原型
     void list_move(struct list_head *list, struct list_head *head)

· 功能
     删除节点，并将其加入到另一链表的头部

· 参数
     list：待删除节点
     head：头节点

4.21. list_move_tail

· 原型
     void list_move_tail(struct list_head *list, struct list_head *head)

· 功能
     删除节点，并将其加入到另一链表的尾部

· 参数
     list：待删除节点
     head：头节点

4.22. list_break

· 原型
     void list_break(struct list_head *list, struct list_head *entry)

· 功能
     将链表截断为两个链表

· 参数
     list：原链表头结点
     entry：截断点，该节点成为新链表的头节点

4.23. list_splice

· 原型
     void list_splice(struct list_head *list, struct list_head *head)

· 功能
     合并两个链表

· 参数
     list：待合并的链表的头节点
     head：头节点

· 说明
     list非空时，将其成员加入到head的头部。随后，list为非初始化状态。

4.24. list_splice_init

· 原型
     void list_splice_init(struct list_head *list, struct list_head *head)

· 功能
     合并两个链表，并初始化空链表的头节点

· 参数
     list：待合并的链表的头节点
     head：头节点

· 说明
     list非空时，将其成员加入到head的头部。随后对list进行初始化。

5. 示例

Example

#include <stlc/linux_list.h> /* 定义头节点 */struct list_head exa_head;/* 定义链表节点 */struct exa_node{    u32 num;    struct list_head node;}; void list_example(){    struct exa_node *e;    struct exa_node *temp;    int found = 0;     /* 初始化头节点 */    INIT_LIST_HEAD(&exa_head);     /* 创建链表节点并初始化 */    e = (struct exa_node *)malloc(sizeof(struct exa_node));    memset(e, 0, sizeof(struct exa_node));    e->num = 100;     /* 加入到链表头 */    list_add(&e->node, &exa_head);     /* 遍历、查找链表 */    list_for_each_entry(temp, &exa_head, node) {        if (temp->num == e->num) {            found = 1;            break;        }    }     if (found) {        printf("found entry %d\r\n", temp->num);         /* 获取下一个节点 */        temp = list_next_entry(temp, &exa_head, node);        if (temp != NULL)            printf("next entry %d\r\n", temp->num);    }     /* 获取链表的第一个节点 */    if (!list_empty(&exa_head)) { /* 必须先判断链表非空 */        temp = list_first_entry(&exa_head, struct exa_node, node);    }     /* 从链表中删除 */    list_del(&e->node);    /* 释放链表节点 */    free(e);}