内核链表的应用，内核链表应用
内核链表的应用，内核链表应用
本文构建了一个双向循环的内核链表，然后对链表进行遍历并打印了数据，最后释放了链表节点。使用到的数据结构和链表操作函数如下：
struct list_head 内核提供的双向循环链表节点的结构体
LIST_HEAD(name) 该宏定义并初始化一个名为name的struct list_head类型节点
INIT_LIST_HEAD(name) 该宏初始化一个由name指向的 struct list_head类型节点，事先需要定义好一个struct list_head类型变量，
并将变量的指针赋给name，然后再使用该宏
list_for_each(pos, head) 该宏可以遍历以head为链表头的循环链表，pos是遍历到的每个节点，pos和head均为指针类型。
list_entry(ptr, type, number) 该宏可以得到type类型的结构体指针，number为包含在该type类型结构体中的struct list_head类型成员变量，
ptr为&number。返回值为指向type类型的指针。
list_for_each_safe(pos, n, head)该宏类似于list_for_each宏，区别在于每次遍历，n指向了pos的下一个节点。该宏可用于释放链表节点之用。
程序代码如下：
1 #include <linux/slab.h> 2 #include <linux/sched.h> 3 #include <linux/module.h> 4 #include <linux/kernel.h> 5 #include <linux/init.h> 6 #include <linux/list.h> 7 8 struct fox { 9 int data; 10 struct list_head list; 11 }; 12 13 int i; 14 struct list_head *temp; 15 struct fox *tmp; 16 LIST_HEAD(head); 17 18 static int __init test_init(void) 19 { 20 for (i = 0; i < 10; i++) { 21 tmp = kmalloc(sizeof(*tmp), GFP_KERNEL); 22 tmp->data = i; 23 INIT_LIST_HEAD(&tmp->list); 24 list_add_tail(&tmp->list, &head); 25 } 26 27 list_for_each(temp, &head) { 28 tmp = list_entry(temp, struct fox, list); 29 printk("<0> %d\n", tmp->data); 30 } 31 32 return 0; 33 } 34 35 static void __exit test_exit(void) 36 { 37 struct list_head *next; 38 39 printk("<1> byebye\n"); 40 list_for_each_safe(temp, next, &head) { 41 tmp = list_entry(temp, struct fox, list); 42 printk("<0> %d\n", tmp->data); 43 kfree(tmp); 44 } 45 } 46 47 module_init(test_init); 48 module_exit(test_exit); 49 MODULE_LICENSE("GPL");
需要注意的是，在释放链表时，不可以直接用list_del(pos)宏来删除节点,该宏仅仅是把struct list_head节点从其链表中卸下来，而且不释放。而我们需要删除的是fox结构体，所以只能使用本文中的这种方法，利用list_for_each_safe()宏，将需要释放的节点指针保存到pos中，同时将下一个节点指针保存在next中，这样就保证了释放节点时链表不会丢失。其实list_head节点是不用单独去释放的，该结构体一般会以结构体变量的形式保存在更大的结构体中，只要释放更大结构题即可。如本例所示的那样。
也可以用list_for_each_entry()和list_for_each_entry_safe()宏来完成，代码如下：
1 #include <linux/slab.h> 2 #include <linux/sched.h> 3 #include <linux/module.h> 4 #include <linux/kernel.h> 5 #include <linux/init.h> 6 #include <linux/list.h> 7 8 struct fox { 9 int data; 10 struct list_head list; 11 }; 12 13 int i; 14 struct fox *tmp; 15 LIST_HEAD(head); 16 17 static int __init test_init(void) 18 { 19 for (i = 0; i < 10; i++) { 20 tmp = kmalloc(sizeof(*tmp), GFP_KERNEL); 21 tmp->data = i; 22 INIT_LIST_HEAD(&tmp->list); 23 list_add_tail(&tmp->list, &head); 24 } 25 26 list_for_each_entry(tmp, &head, list) { 27 printk("<0> %d\n", tmp->data); 28 } 29 30 return 0; 31 } 32 33 static void __exit test_exit(void) 34 { 35 struct fox *next; 36 37 printk("<1> byebye\n"); 38 list_for_each_entry_safe(tmp, next, &head, list) { 39 printk("<0> %d\n", tmp->data); 40 kfree(tmp); 41 } 42 } 43 44 module_init(test_init); 45 module_exit(test_exit); 46 MODULE_LICENSE("GPL");
list_for_each_entry()是list_for_each()和list_entry()二者的结合体，在该程序中对二者进行了替换，使用起来更方便。
同样，list_for_each_entry_safe是list_for_each_safe()和list_entry()二者的结合体，在本程序中替换了二者。其余都不变。
设计函数，新建集合common,分别将两个指针指在A,B的第一个元素，若相同则将此元素加入集合common，并将两个指针同时向后移一位，若不同将数值较小的指针向后移一位，直到A或B的元素被历遍
链表是一种常用的组织有序数据的数据结构，它通过指针将一系列数据节点连接成一条数据链，是线性表的一种重要实现方式。相对于数组，链表具有更好的动态性，建立链表时无需预先知道数据总量，可以随机分配空间，可以高效地在链表中的任意位置实时插入或删除数据。链表的开销主要是访问的顺序性和组织链的空间损失。
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。这些链表大多采用在[include/linux/list.h]实现的一个相当精彩的链表数据结构。本文的后继部分就将通过示例详细介绍这一数据结构的组织和使用。
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二、 Linux 2.6内核链表数据结构的实现
尽管这里使用2.6内核作为讲解的基础，但实际上2.4内核中的链表结构和2.6并没有什么区别。不同之处在于2.6扩充了两种链表数据结构：链表的读拷贝更新（rcu）和HASH链表（hlist）。这两种扩展都是基于最基本的list结构，因此，本文主要介绍基本链表结构，然后再简要介绍一下rcu和hlist。
链表数据结构的定义很简单（节选自[include/linux/list.h]，以下所有代码，除非加以说明，其余均取自该文件）：
struct list_head {
struct list_head *next, *prev;
};
list_head结构包含两个指向list_head结构的指针prev和next，由此可见，内核的链表具备双链表功能，实际上，通常它都组织成双循环链表。
和第一节介绍的双链表结构模型不同，这里的list_head没有数据域。在Linux内核链表中，不是在链表结构中包含数据，而是在数据结构中包含链表节点。
在数据结构课本中，链表的经典定义方式通常是这样的（以单链表为例）：
struct list_node {
struct list_node *next;
ElemTypedata;
};
因为ElemType的缘故，对每一种数据项类型都需要定义各自的链表结构。有经验的C++程序员应该知道，标准模板库中的<list>采用的是C++ Template......余下全文>>
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