Linux驱动编程 step-by-step （十一）

时间：2022-01-10 08:41:13

Linux 内核链表（2）

之前描述了如何创建内核链表（INIT_LIST_HEAD）向链表中添加节点（list_add）删除一个链表节点（list_del）获取一个链表节点对应的结构体（list_entry）等

接下来会介绍几种操作

替换一个链表节点，合并两个链表，将一个链表分成两段，遍历链表。

替换链表节点

替换节点很好理解，就是将新的节点替换老节点，将新的节点的对应的prev,next指针指向老节点的prev,next。后将老节点prev->next指向新节点，老节点的next->prev指向新节点

Linux驱动编程 step-by-step （十一）

[cpp] view plaincopyprint?
  1. static inline void list_replace(struct list_head *old,  
  2.                 struct list_head *new)                                               
  3. {  
  4.     new->next = old->next;      
  5.     new->next->prev = new;      
  6.     new->prev = old->prev;      
  7.     new->prev->next = new;      
  8. }  
 此时old节点的next 与prev指针还是指向 原来的节点，可以使用以下函数重新初始化old节点使其指向 他自身

[cpp] view plaincopyprint?
  1. static inline void list_replace_init(struct list_head *old,  
  2.                     struct list_head *new)  
  3. {  
  4.     list_replace(old, new);  
  5.     INIT_LIST_HEAD(old);  
  6. }  
 ...

更为一般的情况：我们替换链表节点大多都在链表头或者链表尾，所以就有了以下函数

[cpp] view plaincopyprint?
  1. static inline void list_move(struct list_head *list, struct list_head *head)  
 替换链表头

[cpp] view plaincopyprint?
  1. static inline void list_move_tail(struct list_head *list,  
  2.                   struct list_head *head)  
 替换链表尾

链表的判断

有时候我们需要判断链表是否为空，或者是否已经到了链表的末尾

内核链表已经为我们实现了这些判断函数。

检查链表是否为空

[cpp] view plaincopyprint?
  1. static inline int list_empty(const struct list_head *head)  
  2. {  
  3.     return head->next == head;  
  4. }  

类似的检查是否已经到了链表尾部函数：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. static inline int list_is_last(const struct list_head *list,  
  2.                 const struct list_head *head)  

此外还有一个检测链表是否为空的函数

[cpp] view plaincopyprint?
  1. static inline int list_empty_careful(const struct list_head *head)  
 检查链表为空，并且没有另外的处理器回去操作它

合并两个链表

合并链表跟添加一个链表节点差不多，在链表头或链表尾添加新链表均会调用到__list_splice

[cpp] view plaincopyprint?
  1. static inline void __list_splice(const struct list_head *list,  
  2.                  struct list_head *prev,  
  3.                  struct list_head *next)  
  4. {  
  5.     struct list_head *first = list->next;  
  6.     struct list_head *last = list->prev;  
  7.   
  8.     first->prev = prev;  
  9.     prev->next = first;  
  10.   
  11.     last->next = next;  
  12.     next->prev = last;  
  13. }  
 即将list 链表加到 prev 与 next之间

在链表头添加新链表:

[cpp] view plaincopyprint?
  1. static inline void list_splice(const struct list_head *list,  
  2.                 struct list_head *head)  

在链表尾部添加新链表调用：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. static inline void list_splice_tail(struct list_head *list,  
  2.                 struct list_head *head)  

拆分一个链表

[cpp] view plaincopyprint?
  1. static inline void list_cut_position(struct list_head *list,  
  2.         struct list_head *head, struct list_head *entry)  
 以entry为节点拆分以head为头的链表，拆分后list保存从head到entry的链表。head报链表是从entry->next 到链表尾。

遍历链表

创建的链表的目的是为了能够遍历链表得到链表结构中的有效数据。

上一篇文中提到 list_entry他只能获得一个链表节点对应的结构体。

我们可以自己使用for 循环来遍历链表：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. for (pos = head->next; pos != head; pos = pos->next){  
  2.      struct data_struct *data = list_entry(pos, struct data_struct, list);  
  3.      ...  
  4. }  

当然内核已经为我们提供了一套接口（本质就是上边的 for循环）

[cpp] view plaincopyprint?
  1. list_for_each(pos, head)  

到这里 我们想要一个更简单的： 在循环的同时 就用list_entry为我们拿到链表节点对应的数据结构体。所以内核工程师给我们一个接口：

[cpp] view plaincopyprint?
  1. list_for_each_entry(pos, head, member)  
 pos:是数据结构体指针， head是链表头，member指在数据结构中链表成员的名字

例如现在定义 

[cpp] view plaincopyprint?
  1. struct data_struct{  
  2.     struct list_head list;  
  3.     Data data;  
  4. };  
 我们要遍历链表获得 此结构

[cpp] view plaincopyprint?
  1. {  
  2.     ...  
  3.     struct data_struct *pdata;  
  4.     list_for_each_entry(pdata, head, list){  
  5.          Data tmp = pdata->data;  
  6.          ....  
  7.     }  
  8. }  
 在这些版本的遍历中我们不能在循环内删除节点,如果有删除操作怎会导致内核崩溃（因为删除节点时候 node->next被置为了空，如果进行操作.....）,但有时候需要在遍历过程中删除节点，所以内核NB工程师帮我们做了一个 for_safe的版本，他保存一个节点的副本，在节点被删除后，副本仍有效。

[cpp] view plaincopyprint?
  1. list_for_each_safe(pos, n, head)  
 [cpp] view plaincopyprint?
  1. list_for_each_entry_safe(pos, n, head, member)  
 此处 n用来保存副本

此外还有逆序遍历等再次不再赘述……

请自行查看include/linux/list.h

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