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)計都精妙之處,十分值得學(xué)習和借鑒。今天我們就帶大家看一下內(nèi)核中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中一點設(shè)計。
打開內(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指向前和后的兩個結(jié)構(gòu)體指針,但是在該結(jié)構(gòu)體中卻沒有數(shù)據(jù)成員,那么到時候鏈表中沒有任何數(shù)據(jù),這樣的鏈表有什么用呢?其實這就是內(nèi)核鏈表設(shè)計的巧妙之處,因為在整個內(nèi)核中需要使用鏈表來存放的數(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,就是當用到什么樣的數(shù)據(jù)時就臨時添加什么數(shù)據(jù),那到底是怎么做的呢?再看下邊的一個結(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添加到一個雙向循環(huán)鏈表中,通過成員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就是一個晾衣架,有很多晾衣架都掛在一個晾衣桿上,但是每個晾衣架上掛什么衣服就比較隨便了。只要我們找到一個晾衣架就可以立刻得到掛在上邊的衣服了。
下邊提供一個示例代碼,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)體的一個成員地址進而找到整個結(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;
}