数据结构—内核链表

一， 内核链表

内核链表是一种在操作系统内核中广泛使用的数据结构，特别是在Linux内核中。它主要用于高效地管理和遍历内核中的对象，如进程、设备、文件等。内核链表通常基于双向链表或双向循环链表实现，具有以下特点：

双向性：每个链表节点都包含指向前一个节点和后一个节点的指针，这使得从任何节点出发都可以方便地遍历整个链表。

通用性：内核链表的设计使其能够通用于不同类型的内核对象。通过在结构体中包含一个指向链表节点的指针（如struct list_head类型），任何结构体都可以轻松地加入到链表中，而无需修改链表本身的结构。

高效性：内核链表的操作（如插入、删除、遍历）通常通过宏定义实现，这些宏定义能够生成高效的代码，减少内核中的开销。

嵌入性：链表节点通常是嵌入在其他数据结构中，而不是作为独立实体存在。这样做的好处是可以减少内存使用，并且可以通过链表节点直接访问到它所嵌入的数据结构的其他部分。

操作函数：Linux内核提供了一系列宏和函数来简化内核链表的操作，如INIT_LIST_HEAD用于初始化链表头，list_add和list_add_tail用于插入节点，list_del用于删除节点，以及用于遍历链表的宏定义等。

内核链表在Linux内核中有着广泛的应用，包括但不限于进程控制块（PCB）的管理、文件对象的管理、网络协议栈的组织等。通过使用内核链表，Linux内核能够高效地连接和管理大量的内核对象，从而提高系统的整体性能和可维护性。

二，用内核链表解决航班问题

1.klink.c

1.1klink.h

#ifndef __KLINK_H__
#define __KLINK_H__

#include 

typedef int (*CMP_t)(void *, void *);

typedef struct knode
{
	struct knode *ppre;
	struct knode *pnext;
}KNode_t;


typedef struct klink
{
	KNode_t *phead;
	int clen;
	pthread_mutex_t mutex;
}KLink_t;


extern int push_klink_head(KLink_t *pklink, void *p);
extern KLink_t *create_klink();
extern void klink_for_each(KLink_t *pklink, void (*pfun)(void *));
extern KNode_t *find_klink(KLink_t *pklink, void * t, CMP_t pfun);
extern int pop_klink_head(KLink_t *pklink);
extern int is_empty_klink(KLink_t *pklink);
extern void destroy_klink(KLink_t *pklink);

#endif

2.创建内核链表

KLink_t *create_klink()
{
	KLink_t *pklink = malloc(sizeof(KLink_t));
	if (NULL == pklink)
	{
		perror("fail malloc");
		return NULL;

	}
	pklink->phead = NULL;
	pklink->clen = 0;
	pthread_mutex_init(&(pklink->mutex), NULL);

	return pklink;
}

3.内核链表头插法

int push_klink_head(KLink_t *pklink, void *p)
{
	KNode_t *pnode = (KNode_t *)p;
	pnode->pnext = NULL;
	pnode->ppre = NULL;

	pnode->pnext = pklink->phead;
	if (pklink->phead != NULL)
	{
		pklink->phead->ppre = pnode;
	}
	pklink->phead = pnode;

	pklink->clen++;

	return 0;
}

4.内核链表遍历

void klink_for_each(KLink_t *pklink, void (*pfun)(void *))
{
	KNode_t *pnode = pklink->phead;
	while (pnode != NULL)
	{
		pfun(pnode);
		pnode = pnode->pnext;
	}
	printf("\n");
}

5.判空

int is_empty_klink(KLink_t *pklink)
{
	return NULL == pklink->phead;
}

6.头删法

int pop_klink_head(KLink_t *pklink)
{
	if (is_empty_klink(pklink))
		return 0;

	KNode_t *pdel = pklink->phead;
	pklink->phead = pdel->pnext;
	if (pklink->phead != NULL)
	{
		pklink->phead->ppre = NULL;
	}
	free(pdel);
	pklink->clen--;

	return 1;
}

7.销毁

void destroy_klink(KLink_t *pklink)
{
	while (!is_empty_klink(pklink))
	{
		pop_klink_head(pklink);
	}
	free(pklink);
}

2.fight.c

1.fight.h

#ifndef __FLIGHT_H__
#define __FLIGHT_H__

#include "klink.h"

struct passager
{
	KNode_t node;
	char name[64];
	int flt_num;
	int sit_num;
	char card;
};

struct flight
{
	KNode_t node;
	int flt_num;
	char src[64];
	char dst[32];
};

extern struct passager *create_passager(char *name, int flt_num, int sit_num, char card);
extern void print_passager(void *pnode);
extern struct flight *create_flight(int flt_num, char *src, char *dst);
extern void print_flight(void *pnode);
extern int compare_by_card(void *t, void *pnode);

#endif

2.创建乘客

#include "flight.h"
#include 
#include 
#include 


struct passager *create_passager(char *name, int flt_num, int sit_num, char card)
{
	struct passager *p = malloc(sizeof(struct passager));
	if (NULL == p)
	{
		perror("fail malloc");
		return NULL;
	}
	
	strcpy(p->name, name);
	p->flt_num = flt_num;
	p->sit_num = sit_num;
	p->card = card;
	
	return p;
}

3.打印乘客信息

void print_passager(void *pnode)
{
	struct passager *p = (struct passager *)pnode;
	printf("%s %d %d %c\n", p->name, p->flt_num, p->sit_num, p->card);
}

4.创建航班

struct flight *create_flight(int flt_num, char *src, char *dst)
{
	struct flight *f = malloc(sizeof(struct flight));
	if (NULL == f)
	{
		perror("fail malloc");
		return NULL;
	}
	
	f->flt_num = flt_num;
	strcpy(f->src, src);
	strcpy(f->dst, dst);
	
	return f;
}

5.打印航班信息

void print_flight(void *pnode)
{
	struct flight *f = (struct flight *)pnode;
	printf("%d %s %s\n", f->flt_num, f->src, f->dst);
}

6.查询健康码

int compare_by_card(void *t, void *pnode)
{
	struct passager *p = (struct passager *)pnode;
	if (p->card == *((char *)t))
	{
		return 1;
	}
	return 0;
}