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在Linux內(nèi)核中，鏈表是一種很常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它被廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)景中，例如進(jìn)程管理、文件系統(tǒng)等。鏈表的實(shí)現(xiàn)方式雖然看似簡(jiǎn)單，但卻影響著Linux內(nèi)核的性能和穩(wěn)定性。本文將深入探究Linux內(nèi)核中鏈表的實(shí)現(xiàn)方式，包括鏈表的定義、鏈表節(jié)點(diǎn)的定義以及鏈表的操作函數(shù)等。
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一、鏈表的定義
先來回顧一下鏈表的定義，鏈表由多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含了下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址和當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，而鏈表的頭結(jié)點(diǎn)則包含了之一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址。
在Linux內(nèi)核中，鏈表可以分為單向鏈表和雙向鏈表兩種類型。單向鏈表的每個(gè)節(jié)點(diǎn)只包含了下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址，而雙向鏈表的每個(gè)節(jié)點(diǎn)則同時(shí)包含了前一個(gè)節(jié)點(diǎn)和下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址。雙向鏈表的實(shí)現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜，但由于它可以雙向遍歷，因此可以提高某些情況下的性能。
在Linux內(nèi)核中，鏈表的定義如下：
“`
struct list_head {
struct list_head *next, *prev;
};
“`
這個(gè)定義中，`next`指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址，`prev`指向前一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址。由于鏈表的頭結(jié)點(diǎn)并不存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，因此它也可以被認(rèn)為是一個(gè)節(jié)點(diǎn)，具有相同的結(jié)構(gòu)。
二、鏈表節(jié)點(diǎn)的定義
在Linux內(nèi)核中，鏈表節(jié)點(diǎn)通常是入到其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的，因此它們需要多一個(gè)成員來記錄它們自己在哪個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。這個(gè)成員通常被稱為`owner`或`parent`，并存儲(chǔ)一個(gè)指向擁有它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的指針。
例如，在文件系統(tǒng)中，一個(gè)文件通常被記錄在一個(gè)目錄中，因此一個(gè)文件節(jié)點(diǎn)可能長(zhǎng)這樣：
“`
struct file {
struct list_head list; /* 鏈表節(jié)點(diǎn) */
struct dentry *dentry; /* 目錄項(xiàng)指針 */
/* … 其他數(shù)據(jù)成員 … */
};
“`
這個(gè)`file`結(jié)構(gòu)體通過`list`成員連接到了其他文件節(jié)點(diǎn)，而`dentry`成員則存儲(chǔ)了它在哪個(gè)目錄中。在實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)時(shí)，也同樣需要定義`dentry`節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)指針以及其他相關(guān)信息。
三、鏈表的操作函數(shù)
在Linux內(nèi)核中，鏈表的操作函數(shù)通常都以`list_`開頭，這包括鏈表的初始化、節(jié)點(diǎn)的插入和刪除等等。以下是一些常見的鏈表操作函數(shù)：
1. 初始化
初始化一個(gè)鏈表非常簡(jiǎn)單，只需將頭結(jié)點(diǎn)的`next`和`prev`指向自己即可：
“`
#define LIST_HEAD_INIT(name) { &(name), &(name) }
static inline void INIT_LIST_HEAD(struct list_head *list)
{
list->next = list;
list->prev = list;
}
“`
`LIST_HEAD_INIT`宏用于定義一個(gè)包含頭結(jié)點(diǎn)的鏈表，而`INIT_LIST_HEAD`函數(shù)則用于初始化鏈表。
2. 添加節(jié)點(diǎn)
向鏈表中添加節(jié)點(diǎn)非常簡(jiǎn)單，只需要設(shè)置新節(jié)點(diǎn)的`next`和`prev`指針即可。以下是一個(gè)將新節(jié)點(diǎn)插入到鏈表頭部的函數(shù)：
“`
static inline void list_add(struct list_head *new, struct list_head *head)
{
new->next = head->next;
head->next->prev = new;
new->prev = head;
head->next = new;
}
“`
它的邏輯很簡(jiǎn)單，首先將新節(jié)點(diǎn)的`next`指向頭結(jié)點(diǎn)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，然后將頭結(jié)點(diǎn)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的`prev`指向新節(jié)點(diǎn)，然后將新節(jié)點(diǎn)的`prev`指向頭結(jié)點(diǎn)，最后將頭結(jié)點(diǎn)的`next`指向新節(jié)點(diǎn)即可。
3. 刪除節(jié)點(diǎn)
刪除節(jié)點(diǎn)也很簡(jiǎn)單，只需要將待刪除節(jié)點(diǎn)的前后節(jié)點(diǎn)的`next`和`prev`指針連接起來即可。以下是一個(gè)將節(jié)點(diǎn)從鏈表中刪除的函數(shù)：
“`
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);
/* 這里可以清除指針等資源 */
}
“`
在這個(gè)函數(shù)中，`__list_del`函數(shù)用于將待刪除節(jié)點(diǎn)的前后節(jié)點(diǎn)連起來，而`list_del`函數(shù)則將節(jié)點(diǎn)從鏈表中刪除。
四、
鏈表是Linux內(nèi)核中常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之一，它可以方便地管理節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)添加和刪除，同時(shí)也具有良好的可擴(kuò)展性和性能。在Linux內(nèi)核中，鏈表的實(shí)現(xiàn)方式十分重要，它往往與整個(gè)系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定息相關(guān)。通過深入探究Linux內(nèi)核中鏈表的實(shí)現(xiàn)方式，我們可以更好地了解Linux內(nèi)核的工作原理，為進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和研究打下基礎(chǔ)。
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linux內(nèi)核鏈表中有一個(gè) LIST_HEAD_INIT，還有一個(gè)INIT_LIST_HEAD兩個(gè)宏，有什么區(qū)別，是不是基本一樣？
查查代碼看不就行了？
file: linux/include/linux/list.h
19 #define LIST_HEAD_INIT(name) { &(name), &(name) }
21 #define LIST_HEAD(name) \
struct list_head name = LIST_HEAD_INIT(name)
24 static inline void INIT_LIST_HEAD(struct list_head *list)
25 {
list->next = list;
list->prev = list;
28 }
LIST_HEAD_INIT是宏州脊，冊(cè)旁滲INIT_LIST_HEAD是函數(shù)吧啟正，摘自linux-2.6.37.2源碼
這個(gè)函數(shù)是對(duì)雙向鏈表的初始化
關(guān)于linux內(nèi)核中的鏈表的介紹到此就結(jié)束了，不知道你從中找到你需要的信息了嗎 ？如果你還想了解更多這方面的信息，記得收藏關(guān)注本站。
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當(dāng)前文章：深入探究：Linux內(nèi)核中鏈表的實(shí)現(xiàn)方式(linux內(nèi)核中的鏈表)
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