Linux内核中双向链表的经典实现

概要

前面一章"介绍双向链表并给出了C/C++/Java三种实现"，本章继续对双向链表进行探讨，介绍的内容是Linux内核中双向链表的经典实现和用法。其中，也会涉及到Linux内核中非常常用的两个经典宏定义offsetof和container_of。内容包括：
1. Linux中的两个经典宏定义
2. Linux中双向链表的经典实现

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Linux中的两个经典宏定义

倘若你查看过Linux Kernel的源码，那么你对 offsetof 和 container_of 这两个宏应该不陌生。这两个宏最初是极客写出的，后来在Linux内核中被推广使用。

1. offsetof

1.1 offsetof介绍

定义：offsetof在linux内核的include/linux/stddef.h中定义。

#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER)

说明：获得结构体(TYPE)的变量成员(MEMBER)在此结构体中的偏移量。
(01) ( (TYPE *)0 ) 将零转型为TYPE类型指针，即TYPE类型的指针的地址是0。
(02) ((TYPE *)0)->MEMBER 访问结构中的数据成员。
(03) &( ( (TYPE *)0 )->MEMBER ) 取出数据成员的地址。由于TYPE的地址是0，这里获取到的地址就是相对MEMBER在TYPE中的偏移。
(04) (size_t)(&(((TYPE*)0)->MEMBER)) 结果转换类型。对于32位系统而言，size_t是unsigned int类型；对于64位系统而言，size_t是unsigned long类型。

1.2 offsetof示例
代码(offset_test.c)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "list.h"

struct person
{
int age;
char name[20];
struct list_head list;
};

void main(int argc, char* argv[])
{
struct person *pperson;
struct person person_head;
struct list_head *pos, *next;
int i;

// 初始化双链表的表头
INIT_LIST_HEAD(&person_head.list);

// 添加节点
for (i=0; i<5; i++)
{
pperson = (struct person*)malloc(sizeof(struct person));
pperson->age = (i+1)*10;
sprintf(pperson->name, "%d", i+1);
// 将节点链接到链表的末尾
// 如果想把节点链接到链表的表头后面，则使用 list_add
list_add_tail(&(pperson->list), &(person_head.list));
}

// 遍历链表
printf("==== 1st iterator d-link ====\n");
list_for_each(pos, &person_head.list)
{
pperson = list_entry(pos, struct person, list);
printf("name:%-2s, age:%d\n", pperson->name, pperson->age);
}

// 删除节点age为20的节点
printf("==== delete node(age:20) ====\n");
list_for_each_safe(pos, next, &person_head.list)
{
pperson = list_entry(pos, struct person, list);
if(pperson->age == 20)
{
list_del_init(pos);
free(pperson);
}
}

// 再次遍历链表
printf("==== 2nd iterator d-link ====\n");
list_for_each(pos, &person_head.list)
{
pperson = list_entry(pos, struct person, list);
printf("name:%-2s, age:%d\n", pperson->name, pperson->age);
}

// 释放资源
list_for_each_safe(pos, next, &person_head.list)
{
pperson = list_entry(pos, struct person, list);
list_del_init(pos);
free(pperson);
}

}

View Code

运行结果：

==== 1st iterator d-link ====
name:1 , age:10
name:2 , age:20
name:3 , age:30
name:4 , age:40
name:5 , age:50
==== delete node(age:20) ====
==== 2nd iterator d-link ====
name:1 , age:10
name:3 , age:30
name:4 , age:40
name:5 , age:50