链表(循环双向链表)是Linux内核中最简单、最常用的一种数据结构。

1、链表的定义

struct list_head {

struct list_head *next, *prev;

}

这个不含数据域的链表,可以嵌入到任何数据结构中,例如可按如下方式定义含有数据域的链表：

struct my_list {

void  * mydata;

struct list_head  list;

} ;

2、链表的声明和初始化宏

struct list_head 只定义了链表结点,并没有专门定义链表头.那么一个链表结点是如何建立起来的？

内核代码 list.h 中定义了两个宏：

#defind  LIST_HEAD_INIT(name)    { &(name), &(name) }      //仅初始化

#defind  LIST_HEAD(name)     struct list_head  name = LIST_HEAD_INIT(name)  //声明并初始化

如果要声明并初始化链表头mylist_head，则直接调用：LIST_HEAD(mylist_head)，之后，

mylist_head的next、prev指针都初始化为指向自己。这样，就有了一个带头结点的空链表。

判断链表是否为空的函数：

static inline int list_empty(const struct list_head  * head) {

return head->next  ==  head;

}    //返回1表示链表为空，0表示不空

3、在链表中增加一个结点

(内核代码中，函数名前加两个下划线表示内部函数)

static inline 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 ;

}

list.h 中增加结点的两个函数为：

(链表是循环的，可以将任何结点传递给head，调用这个内部函数以分别在链表头和尾增加结点)

static inline void list_add(struct list_head *new, struct llist_head *head)

{

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

}

static inline void list_add_tail(struct list_head 8new, struct list_head *head)

{

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

}

附：给head传递第一个结点，可以用来实现一个队列，传递最后一个结点，可以实现一个栈。

static 加在函数前，表示这个函数是静态函数，其实际上是对作用域的限制，指该函数作用域仅局限

于本文件。所以说，static 具有信息隐蔽的作用。而函数前加 inline 关键字的函数，叫内联函数，表

示编译程序在调用这个函数时，立即将该函数展开。

4、 遍历链表

list.h 中定义了如下遍历链表的宏：

#define   list_for_each(pos, head)    for(pos = (head)-> next ;  pos != (head) ;  pos = pos -> next)

这种遍历仅仅是找到一个个结点的当前位置，那如何通过pos获得起始结点的地址，从而可以引用结

点的域？list.h 中定义了 list_entry 宏：

#define   list_entry( ptr, type, member )  \

( (type *) ( (char *) (ptr)  - (unsigned long) ( &( (type *)0 )  ->  member ) ) )

分析：(unsigned long) ( &( (type *)0 )  ->  member ) 把 0 地址转化为 type 结构的指针，然后获取该

结构中 member 域的指针，也就是获得了 member 在type 结构中的偏移量。其中  (char *) (ptr) 求

出的是 ptr 的绝对地址，二者相减，于是得到 type 类型结构体的起始地址，即起始结点的地址。

5、链表的应用

一个用以创建、增加、删除和遍历一个双向链表的Linux内核模块

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#include

#include

#include

#include

MODULE_LICENCE("GPL");

MODULE_AUTHOR("LUOTAIJIA");

#define N 10

struct numlist {

int num;

struct list_head list;

};

struct numlist numhead;

static int __init doublelist_init(void)

{

//初始化头结点

struct numlist * listnode; //每次申请链表结点时所用的指针

struct list_head * pos;

struct numlist * p;

int i;

printk("doublelist is starting...\n");

INIT_LIST_HEAD(&numhead.list);

/*

* static inline void INIT_LIST_HEAD(struct list_head *list)

* {

* list->next = list;

* list->prev = list;

* }

*/

//建立N个结点，依次加入到链表当中

for (i=0; i

listnode = (struct numlist *)kmalloc(sizeof(struct numlist), GFP_KERNEL);

//void *kmalloc(size_t size, int flages)

//分配内存，size 要分配内存大小，flags 内存类型

listnode->num = i+1;

list_add_tail(&listnode->list, &numhead.list);

printk("Node %d has added to the doublelist...\n", i+1);

}

//遍历链表

i = 1;

list_for_each(pos, &numhead.list) {

p = list_entry(pos, struct numlist, list);

printk("Node %d's data: %d\n", i, p->num);

i++;

}

return 0;

}

static void __exit doublelist_exit(void)

{

struct list_head *pos, *n;

struct numlist *p;

int i;

//依次删除N个结点

i = 1;

list_for_each_safe(pos, n, &numhead.list) {

//为了安全删除结点而进行的遍历

list_del(pos); //从链表中删除当前结点

p = list_entry(pos, struct numlist, llist);

//得到当前数据结点的首地址，即指针

kfree(p); //释放该数据结点所占空间

printk("Node %d has removed from the doublelist...\n", i++);

}

printk("doublelist is exiting...\n");

}

module_init(doublelist_init);

module_exit(doublelist_exit);

参考资料：Linux操作系统原理与应用(第2版)    陈莉君、康华 编著