分类： LINUX
2008-10-12 19:57:52
链表数据结构简介
通常链表数据结构至少应包含两个域：数据域和指针域，数据域用于存储数据，指针域用于建立与下一个节点的联系。按照指针域的组织以及各个节点之间的联系形式，链表又可以分为单链表、双链表、循环链表等多种类型，下面分别给出这几类常见链表类型的示意图：
1． 单链表
图1
单链表
单链表是最简单的一类链表，它的特点是仅有一个指针域指向后继节点（next），因此，对单链表的遍历只能从头至尾（通常是NULL空指针）顺序进行。
2． 双链表
图2
双链表
通 过设计前驱和后继两个指针域，双链表可以从两个方向遍历，这是它区别于单链表的地方。如果打乱前驱、后继的依赖关系，就可以构成"二叉树"；如果再让首节 点的前驱指向链表尾节点、尾节点的后继指向首节点（如图2中虚线部分），就构成了循环链表；如果设计更多的指针域，就可以构成各种复杂的树状数据结构。
3． 循环链表
循环链表的特点是尾节点的后继指向首节点。前面已经给出了双循环链表的示意图，它的特点是从任意一个节点出发，沿两个方向的任何一个，都能找到链表中的任意一个数据。如果去掉前驱指针，就是单循环链表。
在Linux内核中使用了大量的链表结构来组织数据，包括设备列表以及各种功能模块中的数据组织。
定义以及初始化，来看其中的代码：
struct {
struct *, *;
};
#define () { &(), &() }
#define () \
struct = ()
static void (struct *)
{
-> = ;
-> = ;
}
21—23行，定义list_head结构，包含两个指向list_head结构的指针prev和next，具备了双向链表的功能，实际上一般都是一个双向链表结构。
宏调用：LIST_HEAD_INIT(name)，用于初始化头指针，用此宏初始化必须先有定义：struct list_head name;
宏调用：LIST_HEAD(name)，定义并初始化了一个名为name的指向自己的双向链表头。
函数: static void (struct *)，用于运行时初始化，其指针域也是指向自己。
插入：
#ifndef
static void (struct *,
struct *,
struct *)
{
-> = ;
-> = ;
-> = ;
-> = ;
}
#else
extern void (struct *,
struct *,
struct *);
#endif
#ifndef
static void (struct *, struct *)
{
(, , ->);
}
#else
extern void (struct *, struct *);
#endif
static void (struct *, struct *)
{
(, ->, );
}
你可能会觉得上边所列代码比较长，其实没多少。一共涉及到三个函数：__list_add()、list_add()、list_add_tail().其中第一个函数被包含在后两个函数中，__list_add()函数也是真正实现插入操作的函数。
List_add()的功能是将struct list_head *new,插入到head后属于头插法。
list_add_tail(),顾名思义他是将new 插入到尾部，即尾插法。
那么_list_add()怎样实现以上两者的功能了？先来看看_list_add()吧，如
图3 链表的插入
他将给他传入的参数new插入到prev和next之间，具体插入动作为：红—黑—绿—黄。然后再回过头来看怎样实现头插和尾插吧，头插只需将(new,head,head->next)传入即可（69行）把(new,head->pre,head)传入即可（86行）,因为他是循环链表所以head->prev就是尾,是不是很巧妙很简单~
删除：
static void (struct * , struct * )
{
-> = ;
-> = ;
}
以上代码只有一个函数：_list_del(),这个函数实现了下面的函数，类似与_list_add()。实现很简单，短箭头变成了长箭头。注意这时的绿箭头还未断开。
如图四：
#ifndef
static void (struct *)
{
(->, ->);
-> = ;
-> = ;
}
#else
extern void (struct *);
#endif
给list_del()传递一个将要删除的元素：entry,然后将entry->prev,和entry->next传给_list_del()即可。下面两句（171、172）将图四未断开的绿色指针指向了不同的两个值LIST_POISON1和POISON2，这样是为了防止有些进程使用了未初始化的链表项（可以看看我们的论坛关于这方面的讨论 ），如果访问将导致段错误。
static void list_del_rcu(struct *)
{
(->, ->);
-> = ;
}
搬移：
static void (struct *, struct *)
{
(->, ->);
(, );
}
List_move()函数将链表上的list项先从它的链表上删除（_list_del(list->prev,list->next)），然后将list项添加到另外一个链表上（list_add(list,head)）。
static void (struct *,
struct *)
{
(->, ->);
(, );
}
list_move_tail()类似list_move(),区别是：将删除后的list项，添加到head链表的尾部。
一些关于链表的判断函数：
static int (const struct *,
const struct *)
{
return -> == ;
}
这个简单从名字list_is_last()就可以知道他的功能，判断链表项是否为以head为头的最后一个链表项。是返回真，不是返回假。
static int (const struct *)
{
return -> == ;
}
static int (const struct *)
{
struct * = ->;
return ( == ) && ( == ->);
}
以上两个函数也很简单，判断链表是否为空。如果为空返回真，反之返回假。他们的区别是：list_empty()仅仅是检查是否为空即（return -> == ），而list_empty_careful()同时判断头指针的next和prev，仅当两者都指向自己时才返回真。这主要是为了应付另一个cpu正在处理同一个链表而造成next、prev不一致的 情况。但代码注释也承认，这一安全保障能力有限：除非其他cpu的链表操作只有list_del_init()，否则仍然不能保证安全，也就是说，还是需 要加锁保护。
链表合并：
static void (struct *,
struct *)
{
struct * = ->;
struct * = ->;
struct * = ->;
-> = ;
-> = ;
-> = ;
-> = ;
}
static void (struct *, struct *)
{
if (!())
(, );
}
先判断list是否为空，不为不为空则进行合并工作_list(&list1,&list2)。实现步骤如图五：
怎么样，简单吧，仅仅是将两个链表连接起来而已。
static void (struct *,
struct *)
{
if (!()) {
(, );
();
}
}
此函数类似于上面的list_splice()，只不过比他多了一步INIT_LIST_HEAD(list)而已，这一步相信大家都明白吧，在前面有介绍。
