Linux的常用数据结构之链表

操作系统内核常需要维护数据结构的链表。Linux 内核已经同时有几个链表实现。为减少复制代码的数量, 内核已经创建了一个标准环形双向链表，并鼓励需要操作链表的人使用这个设施.

使用链表接口时，应当记住列表函数没做加锁。若驱动可能同一个列表并发操作，就必须实现一个锁方案。

为使用链表机制，驱动必须包含文件  ，它定义了一个简单的list_head 类型 结构:

 struct list_head {
     struct list_head *next,*prev;
 }

 用于实际代码的链表几乎总是由某种结构类型构成，每个接口描述链表的一项。要在代码中使用链表设施，只要在构成链表的结构里嵌入一个list_head

 struct my_struct {
     struct list_head list;
     int private;//其他特定数据类型
 …
 }

链表头通常是一个独立的list_head结构

在使用链表之前，必须用INIT_LIST_HEAD宏来初始化链表头。

 struct list_head my_list;

 INIT_LIST_HEAD(&my_list);

也可在编译时用下面宏初始化链表

 LIST_HEAD(my_list);

在头文件中声明了下列操作链表函数：

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

在链表头后面添加新项---通常在链表头部，这样，可以被用来建栈。注意：head不一定链表名义上的头，链表头本质上与其他项无任何区别。

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

在链表头前面添加新项--即在链表的末尾处添加。可用list_add_tail来建立FIFO队列。

 static inline void list_del(struct list_head *entry)

 static inline void list_del_init(struct list_head *entry)；

删除链表中的给定项，如果该项还可能被重新插入到另一个链表中的话，应该使用list_del_init，它会重新初始化链表的指针。

 static inline void list_move(struct list_head *list, struct list_head *head);

 static inline void list_move_tail(struct list_head *list, struct list_head *head);

吧给定项移动到链表的开始处，如果要把给定项放到新链表的末尾，使用list_move_tail。 

 static inline int list_empty(const struct list_head *head);

如果给定的链表为空，返回一个非零值。

 static inline void list_splice(struct list_head *list, struct list_head *head);

通过在head之后插入list来合并两个链表。

List_head结构体有利于实现具有类似结构的链表，但调用程序通常对组成链表的大结构更感兴趣，因此定义了一些宏来方便操作大结构体。

点击(此处)折叠或打开

 list_entry(struct list_head *ptr,type_of_struct,field_name);
 ptr---指向正被使用的struct list_head的指针，
 type_of_struct---是包含ptr的结构类型
 field_name---是结构体中链表字段的名字
 该宏返回当前所操作的链表项的大结构指针。

struct my_struct * my_ptr =

List_entry(listptr,struct my_struct,list)

这样，遍历链表就很容易了，只需跟随prev和next指针。作为例子，假设我们想让my_struct链表中的项按照优先级降序排列，则增加新项的函数如下：

 struct list_head my_list;

 struct my_struct{
     struct list_head list;
     int priority;
 } my_list;
 void my_add_entry(struct my_struct *new)
 {
     struct list_head *ptr;
     struct my_struct * entry;

     for (ptr = my_list.next; ptr != &my_list; ptr = ptr->next){
         entry = list_entry(ptr,struct my_struct,list);
         if (entry->priority < new->priority){
             list_add_tail(&new->list,ptr);
             return ;
         }
     }
     list_add_tail(&new->list,&my_struct)
 }

改进版

 void my_add_entry(struct my_struct *new)
 {
     struct list_head *ptr;
     struct my_struct *entry;

     list_for_each(ptr,&my_list){
         entry = list_entry(ptr,struct my_struct,list);
         if (entry->priority < new->priority){
             list_add_tail(&new->list,ptr);
             return;
         }
     }
     list_add_tail(&new->list,&my_struct);
 }

list_for_each(struct list_head *cursor,struct list_head *list);

创建一个for循环，每当游标指向链表中的下一项时执行一次

list_for_each_prev(struct list_head *cursor,struct list_head *list);

该版本向后遍历

list_for_each_safe(struct list_head *cursor, struct list_head *next,struct list_head *list);

当循环可能会删除链表中的项，就用该版本，它只是简单地在循环的开始出吧链表中的下一项存储在next中，这样如果cursor所指的项被删除也不会造成混乱。

用这两个宏处理链表更容易

 list_for_each_entry(type *cursor,struct list_head *list,member);

 list_for_each_entry_safe(type *cursor,type *next,struct list_head *list,member);

 cursor是所指向包含结构体类型的指针，

 member是包含结构体内list_head结构体的名字

 用这两个宏就不用再在循环里地用list_entry了。