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kernel 中链表的结构与使用

在 Linux 内核中，链表是一种双向循环链表，广泛用于数据结构的组织和操作。以下将详细介绍 chain 表的结构及其使用方法。

链表的结构

在内核中，链表的结构体定义为：

struct list_head {    struct list_head *next, *prev;};

每个链表成员都包含两个指针：next 和 prev。这两个指针分别指向链表的下一个和前一个成员。当链表中只有一个头节点时：

• 头节点的 next 公式指针指向自己。
• 头节点的 prev 公式指针也指向自己。

当添加第二个成员时：

• 新成员的 next 指针指向原链表的头节点。
• 原链表头节点的 next 公式指向新成员。
• 原链表头节点的 prev 公式指向新成员。

例如：

head -> node1 -> node2 -> head

此外，内核链表是双向循环的，即最后一个节点的 next 指针指向链表的头节点。

链表的使用

链表在内核中的使用通常与数据结构体配合使用。具体步骤如下：

struct app_info {    int app_id;    int up_flow;    int down_flow;    struct list_head app_info_node;};

struct list_head *head = &app_info_list->app_info_node;INIT_LIST_HEAD(head);

list_add_tail(&app1->app_info_node, head);

temp_app = list_entry(&app3->app_info_node, app_info, app_info_node);

container_of 和 list_entry 的使用

container_of 和 list_entry 宏用于将链表节点转换为相应的数据结构体，前者用于获取 (container_of) 链表节点的父结构体，后者用于获取完整的结构体信息。

这两个宏的实现原理如下：

宏定义

#define-offs (type, member)container_of(ptr, type, member) {    const typeof( (type*)0-> member ) * __mptr = (ptr);    (type *) ( (char *) __mptr - offsetof(type, member) );}list_entry(ptr, type, member) {    return container_of(ptr, type, member);}

它们的作用

链表的实际应用

在内核中，链表广泛应用于以下场景：

• 设备注册：用于创建和管理设备的注册表。
• 任务队列：实现任务的执行顺序控制。
• 内核模块：组织内核模块之间的依赖关系。

每个链表成员都可以携带任意类型的数据，只要结构体定义明确即可。

链表的优化与扩展

在实际使用中，可以通过以下方式优化链表性能：

此外，可以结合 container_of 和 list_entry 等宏，实现链表操作的快速迭代和修改。

通过理解和实践 chain 表的结构及使用方法，可以更好地掌握 Linux 内核开发的核心技巧。这些建议和实例可以帮助开发者更高效地编写和优化代码。

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