Linux鏈表操作__Linux

       在研究linux核心內建的dmatest.c驅動程式過程中發現有部分的連結操作，非常迷惑，故在此記錄下來一些查閱資料後的心得體會。 0 核心鏈表的特點

       普通的鏈表操作，通常包含資料域和指標域2個內容 如下所示。

typedef struct node {      ElemType data;       //資料域      struct node *next;  //指標域 }node, *list;

       

而Linux核心定義的鏈表不帶資料域，只需要兩個指標完成鏈表的操作。具有非常高的擴充性、通用性。鏈表結構定義如下所示。

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

       通常有如下格式的定義，通常建議結合containner_of和offset_of擷取更大的靈活可操作性。例如下例，可以根據app_info_head的地址找出app_info的起始地址，即一個完整的app_info結構的起始地址。

typedef struct application_info {     uint32_t  app_id;     uint32_t  up_flow;     uint32_t  down_flow;     struct    list_head app_info_head;  //鏈表節點 }app_info;

1 鏈表操作及實現原理

（1）   初始化鏈表頭結點

初始化的效果是使得前驅和後繼指標都是指向頭結點的。

這裡需要十分注意Init的介面（一開始沒有注意到導致錯誤理解了代碼）LIST_HEAD_INIT、LIST_HEAD、INIT_LIST_HEAD三者的區別。

#define LIST_HEAD_INIT(name) { &(name), &(name) } #define LIST_HEAD(name) \     struct list_head name = LIST_HEAD_INIT(name) static inline void INIT_LIST_HEAD(struct list_head *list) {     list->next = list;     list->prev = list; }

所以有如下兩種用法。一種是宏擴充，另一種是函數調用。

//方式一 static struct info_t{     struct list_head channels; }info = {     .channels = LIST_HEAD_INIT(info.channels); } //方式二 INIT_LIST_HEAD(&info.channels);

（2）   插入操作

list_add和list_add_tail分別是插在表頭和表尾，但是都是通過__list_add實現，因為核心實現的鏈表是雙向鏈表，所以head->prev之後就是表尾，而head->next之後就是表頭。核心實現如下表所示。

static inline void __list_add(struct list_head *new,                   struct list_head *prev,                   struct list_head *next) {     next->prev = new;     new->next = next;     new->prev = prev;     prev->next = new; }   static inline void list_add(struct list_head *new, struct list_head *head) {     __list_add(new, head, head->next); }   static inline void list_add_tail(struct list_head *new, struct list_head *head) {     __list_add(new, head->prev, head); }

（3）   刪除操作

list_del，即刪除該節點的前驅和後繼節點。需要注意，刪除後還需要將待刪除節點的前驅和後繼分別指向POSITION1和POSITION2。對POSITION1和POSITION2的操作都將引起頁故障。

static inline void __list_del(struct list_head * prev, struct list_head * next) {     next->prev = prev;     prev->next = next; }   static inline void list_del(struct list_head *entry) {     __list_del(entry->prev, entry->next);     entry->next = LIST_POISON1;     entry->prev = LIST_POISON2; } /*  * These are non-NULL pointers that will result in page faults  * under normal circumstances, used to verify that nobody uses  * non-initialized list entries.  */ #define LIST_POISON1  ((void *) 0x00100100 + POISON_POINTER_DELTA) #define LIST_POISON2  ((void *) 0x00200200 + POISON_POINTER_DELTA)

（4）   判斷鏈表

是否為空白（list_empty）是否是最後一結點（list_is_last）。

/**  * list_is_last - tests whether @list is the last entry in list @head  * @list: the entry to test  * @head: the head of the list  */ static inline int list_is_last(const struct list_head *list,                 const struct list_head *head) {     return list->next == head; }   /**  * list_empty - tests whether a list is empty  * @head: the list to test.  */ static inline int list_empty(const struct list_head *head) {     return head->next == head; }

（5）   遍曆鏈表

注意list_for_each只是個宏替代。

/**  * list_entry - get the struct for this entry  * @ptr:    the &struct list_head pointer.  * @type:    the type of the struct this is embedded in.  * @member:    the name of the list_struct within the struct.  */ #define list_entry(ptr, type, member) \     container_of(ptr, type, member)   /**  * list_first_entry - get the first element from a list  * @ptr:    the list head to take the element from.  * @type:    the type of the struct this is embedded in.  * @member:    the name of the list_struct within the struct.  *  * Note, that list is expected to be not empty.  */ #define list_first_entry(ptr, type, member) \     list_entry((ptr)->next, type, member)   /**  * list_for_each    -    iterate over a list  * @pos:    the &struct list_head to use as a loop cursor.  * @head:    the head for your list.  */ #define list_for_each(pos, head) \     for (pos = (head)->next; prefetch(pos->next), pos != (head); \             pos = pos->next)

在遍曆時經常需要使用container_of和offset，例如list_for_each_entry(pos, head, member)，就是遍曆head鏈表，head鏈表的指標類型為 member（字串），member是pos類型結構體的一個成員，再基於container_of得到結構體指標。[這點技巧在核心源碼中經常能找到] 2 鏈表使用舉例

       下面以dmatest.c為例說明。需求：DMA測試程式需要實現多通道，且通道上支援多線程，需要支援能夠互相訪問。

首先，因為需求互相訪問，所以立即想到struct成員變數的方式，如下代碼所示。

struct channel_t{     struct thread_t used[100]; } struct info_t{     struct channel_t used[100]; }; static struct info_t info;

       但是，缺點也很明顯，申請了固定大小空間，要麼浪費資源，要麼資源不夠。寫到這，立即可以推出使用鏈表，但是核心提供的鏈表並沒有資料域都是指標域，如何設計成為了關鍵。

       在這裡，dmatest.c給出了參考答案，通過在每個成員中添加一個node節點，作為中介節點。如下所示。

struct thread_t{     struct list_head node; }   struct channel_t{     struct list_head node;     struct list_head threads; }   struct info_t{     struct list_head channels; };   static info_t info =