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大家都知道linux內(nèi)核是世界上優(yōu)秀的軟件之一，作為一款優(yōu)秀的軟件，其中的許多的設(shè)計(jì)都精妙之處，十分值得學(xué)習(xí)和借鑒。今天我們就帶大家看一下內(nèi)核中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中一點(diǎn)設(shè)計(jì)。

打開(kāi)內(nèi)核源碼中的 include/linux/list.h頭文件，就可以看到內(nèi)核中聲明的一些與鏈表操作相關(guān)的結(jié)構(gòu)體定義和函數(shù)接口。內(nèi)核中使用更多的是雙向循環(huán)鏈表。我們就看一看內(nèi)核中雙向循環(huán)鏈表的精妙之處吧。

首先看鏈表節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)體的定義：

struct list_head{

struct list_head *next, *prev;

};

大家都可以看到，該結(jié)構(gòu)體的成員僅包含了兩個(gè)指向前和后的兩個(gè)結(jié)構(gòu)體指針，但是在該結(jié)構(gòu)體中卻沒(méi)有數(shù)據(jù)成員，那么到時(shí)候鏈表中沒(méi)有任何數(shù)據(jù)，這樣的鏈表有什么用呢?其實(shí)這就是內(nèi)核鏈表設(shè)計(jì)的巧妙之處，因?yàn)樵谡麄�(gè)內(nèi)核中需要使用鏈表來(lái)存放的數(shù)據(jù)類型太多了，因此如果將內(nèi)核的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義成固定的話，就會(huì)增加大量的結(jié)構(gòu)體類型的定義，而內(nèi)核將數(shù)據(jù)成員的定義變的靈活了，就是當(dāng)用到什么樣的數(shù)據(jù)時(shí)就臨時(shí)添加什么數(shù)據(jù)，那到底是怎么做的呢?再看下邊的一個(gè)結(jié)構(gòu)體的定義:

struct Data{

int a;

struct list_head p;

};

其中成員a是我們的數(shù)據(jù)，而鏈表節(jié)點(diǎn)的變量變成了我們新結(jié)構(gòu)體類型的成員。這樣定義的話，只需要將其中的成員p添加到一個(gè)雙向循環(huán)鏈表中，通過(guò)成員p我們就可以得到我們的數(shù)據(jù)成員a。可以這樣比喻，就是成員p就是一個(gè)晾衣架，有很多晾衣架都掛在一個(gè)晾衣桿上，但是每個(gè)晾衣架上掛什么衣服就比較隨便了。只要我們找到一個(gè)晾衣架就可以立刻得到掛在上邊的衣服了。

下邊提供一個(gè)示例代碼，闡釋一下這中用法：

struct list_head{

struct list_head *next, *prev;

};

/* data struct */

struct Data{

int a;

struct list_head p;

};

#define LIST_HEAD_INIT(name) { &(name), &(name) }

#define LIST_HEAD(name) \

struct list_head name = LIST_HEAD_INIT(name)

#define mycontainer_of(memadd, type, memname) \

((struct type*)(((char*)memadd - ((unsigned long)&(((struct type*)0)->memname)))))

void INIT_LIST_HEAD(struct list_head *list)

{

list->next = list;

list->prev = list;

}

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;

}

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

{

__list_add(new, head, head->next);

}

int main(void)

{

//初始化雙向鏈表頭

struct list_head *head = malloc(sizeof(struct list_head));

INIT_LIST_HEAD(head);

struct list_head *q;

//初始化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體的值

struct Data data[4] = {0};

int i;

for ( i = 0; i < 4; i++)

{

data[i].a = i + 1;

}

//將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體中的list_head類型成員頭插入到雙向鏈表中

for(i = 0; i < 4; i++)

{

list_add(&(data[i].p), head);

}

//根據(jù)結(jié)構(gòu)體的一個(gè)成員地址進(jìn)而找到整個(gè)結(jié)構(gòu)體的地址

for (q = head->next; q != head; q = q->next )

{

struct Data *temp;

temp = mycontainer_of(q, Data, p);

printf("%d\n", temp->a);

}

return 0;

}