Linux内核双向循环链表深度解析

本文主要介绍了Linux内核中的双向循环链表机制，包括其设计原理、使用方法和常见操作。文章详细解析了如何利用内核提供的list结构构建自定义链表，以及如何通过通用接口进行链表操作。 1、双循环链表传统实现 在传统的双循环链表中，我们会在数据结构定义中包含`prev`和`next`两个指针，分别指向当前节点的前一个和后一个节点。这种方法会导致每个不同的数据结构都需要有自己的链表管理函数，增加了代码重复。 2、Linux内核中双循环链表实现 Linux内核为了避免上述问题，引入了一种类型无关的`list_head`结构。这个结构独立于具体的数据结构，允许任何含有`list_head`成员的数据结构参与到链表中。这样，只需要一组通用的链表操作函数，就可以处理各种不同的链表，提高了代码的复用性。 3、定义和初始化 在定义数据结构时，可以包含一个`list_head`成员，如`struct my_data { ...; struct list_head list; ... };`。初始化链表可以使用`LIST_HEAD_INIT(list)`或`INIT_LIST_HEAD(list)`宏，它们将链表设置为空。 4、通用链表操作接口 - **添加节点**: 使用`list_add()`或`list_add_tail()`将新节点添加到链表头部或尾部。 - **删除节点**: `list_del()`用于从链表中移除指定节点。 - **移动节点**: `list_move()`和`list_move_tail()`可以将节点从一个位置移动到另一个位置。 - **链表判空**: `list_empty()`检查链表是否为空。 - **链表合并**: `list_splice()`和`list_splice_init()`可以合并两个链表。 5、获取宿主对象指针 `list_entry()`和`container_of()`宏用于从`list_head`指针反向获取宿主对象的指针。`list_entry(ptr, type, member)`将链表节点指针`ptr`转换为`type`类型的结构体指针，其中`member`是结构体中`list_head`成员的名字。`container_of(ptr, type, member)`则是从链表节点找到它所属的结构体对象。 6、遍历 - **List-head链表遍历**: `list_for_each()`遍历链表的所有节点，而`list_for_each_entry()`遍历并返回结构体对象。 - **遍历宿主对象**: `list_for_each_entry_reverse()`则逆序遍历链表并返回结构体对象。 7、如何使用Linux中的双循环链表 使用Linux内核的双向循环链表时，首先要确保你的数据结构包含`list_head`成员，然后根据需要调用相应的链表操作宏或函数来添加、删除、移动节点，以及遍历链表。这种机制简化了链表管理，使得在内核开发中能更高效地组织和操作数据结构。