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分类: LINUX

2011-09-08 16:36:23

看到csdn上一篇管理Linux内核文章,感觉比较好,摘录如下:

(注)原文的链接: http://blog.csdn.net/leisure512/archive/2010/01/14/5188986.aspx

     最近,开始研读一下Linux的内核代码,刚一开始,就有令人惊叹的发现,不得不感叹内核代码设计得之美!单是最常用的链表也设计得不得不令人佩服!
1.1.链表list_head
    include/linux/list.h
    很经典,链表在内核中很常用,例如管理进程,进程的各个状态队列都是使用这个双向链表实现的。内核中的链表定义成和数据无关的形式,而不是通常我们使用的链表格式,例如
typedef struct _list{
    Elemtype elem;
    struct _list *next;
}list;
内核中的链表定义为
struct list_head{
    struct list_head *next, *prev;
};
可见,这个链表节点中不包含任何数据,只有两个指针。当需要使用链表来组织数据结构时,这个结构中就包含一个list_head成员,例如
struct _list_struct{
    Elemtype elem;
    struct list_head list;
    ...
};
显而易见,链表实现成和数据分离的好处是,不用为每种数据都定义链表操作,可以使用统一的链表操作即可。但是问题是:只知道数据成员list的地址,怎样去访问自身以及其他成员呢?
#define list_entry(ptr,type,member)    \
    container_of(ptr,type,member)
而container_of(ptr,type,member)宏定义在include/list/kernel.h中
#define container_of(ptr,type,member)    ({
    const typeof( ((type *)0)->member) *__ptr=ptr;
    (type *)( (char *)__ptr - offsetof(type,member));})
    上面的宏有几点需要解释:
1)typeof(type) 宏
    typeof(type) 宏返回变量type的类型,例如:int a; typeof(a) b;等价于int b;
2)offsetof(type,member)宏
    它定义在include/linx/stddef.h中,如下:
#define offsetof(TYPE, MEMBER)  ((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER)
这个宏返回member在type类型中的偏移量,type是一个结构,例如:
typeof(list_head,next);返回0,也就是返回相对于结构起始地址的偏移量。
3)为什么要使用typeof(((type *)0)->member)来定义指针 __ptr,而不是这样:
const typeof(member) *__ptr=ptr;?
    其实,这个很简单,因为member是结构的成员,只能通过结构来访问!
4)访问数据
    在文件include/linux/list.h中,有访问链表数据的代码
#define list_for_each_entry(pos, head, member)
    for(pos=list_entry((head)->next,typeof(*pos),member);...)
从上面的使用来看,替换list_entry宏以及container_of宏后,变成如下:
    pos=({const typeof(((typeof(*pos) *)0)->member) *__ptr=(head)->next;
            (typeof(*pos) *)((char *)__ptr - offsetof(typeof(typeof(*pos)),member));});
1)这里的语法很奇怪,小括号()中包含了一个代码段{},这是平常都见不到的。

1.2.链表hlist_head
    hlist_head链表也是一个双向链表,它的定义如下
struct hlist_head{
    struct hlist_node *first;
};
struct hlist_node{
    struct hlist_node *next, **prev;
};
    显然,这个双向链表不是真正的双向链表,因为表头只有一个first域,为什么这样设计?代码中的注释解释:为了节约内存,特别适合作为Hash表的冲突链,但Hash表很大时,那么表头节约下来的内存就相当客观了,虽然每个表头只节约一个指针。
    同时,表头的不一致性也会带来链表操作上的困难,显然就是在表头和首数据节点之间插入节点时需要特别处理,这也就是为什么会设计二级指针pprev的原因。看看代码
static inline void hlist_add_before(struct hlist_node *n,struct hlist_node *next)
{
    n->pprev=next->pprev;
    n->next=next;
    next->pprev=&n->next;
    *(n->pprev)=n;
}
    解释:指针n指向新节点,指针next指向将要在它之前插入新节点的那个节点。
看上面的代码,就可以看到二级指针pprev的威力了!有没有看到,当next就是第一个数据节点时,这里的插入也就是在表头和首数据节点之间插入一个节 点,但是并不需要特别处理!而是统一使用*(n->pprev)来访问前驱的指针域(在普通节点中是next,而在表头中是first)。这太经典 了! 

/* 上面这段代码的我的注释

*   n->pprev=next->pprev;  //待插入节点的二级指针与插入前next节点的二级指针相同

*   n->next=next;    //待插入节点的一级指针next为下一节点next

*   next->pprev=&n->next;    //下一个节点的二级指针的值为待插入节点的next变量的地址

*   *(n->pprev)=n;   //待插入节点的上一个节点的next域(n->pprev)的值为待插入节点地址

*/

下面是我的理解的图示:

 

 

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