Linux 内核开发 - 内核链表

传统链表

链表是一种常用的数据结构，将通过指针的方式将一系列的数据节点连接成一条数据链，相对于数据，链表的灵活性很到，大不需要事先制定数据量，可以高效的动态删除和增加数据节点。不过相对于数据，链表在访问数据节点需要增加额外的计算，而且组织链表需要消耗内存。
传统的链表节点包括数据域和指针域，由指针建立与另外数据节点之间的关系。按照链接的形式可以分为单向链表、双向链表、循环链表。

内核链表

内核链表由于传统链表的指针域指向的是下一个节点的数据域，所以指针的类型就已经被规定死了，而内核链表与传统链表的差别在于，链表节点不要求有相同的数据结构，指针域指向的是下一个节点的指针域。
通常内核链表都是双向循环链表，如下图所示：

在include/linux/list.h 提供了一系列操作链表的方法：

• struct list_head //指针域结构体

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

• LIST_HEAD_INIT(name)//初始化结构体

static inline void INIT_LIST_HEAD(struct list_head *list)
{
list->next = list;
list->prev = list;
}

• void list_add(struct list_head *new, struct list_head *head) //添加节点到链表头部

struct list_head *new：新增节点指针域地址
struct list_head *head：链表头指针

• void list_add_tail(struct list_head *new, struct list_head *head) //添加节点到链表尾部

struct list_head *new：新增节点指针域地址
struct list_head *head：链表头指针

• void list_del(struct list_head *entry) //删除指定节点

struct list_head *entry：所删除节点的指针域地址。

• hlist_for_each(struct list_head *pos, struct list_head *head) // 遍历链表

#define hlist_for_each(pos, head) \
for (pos = (head)->first; pos ; pos = pos->next)
pos:获取节点头指针地址

head：链表头指针

下面给出操作内核链表的范例

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/list.h>


MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Jack Chen");
MODULE_DESCRIPTION("List Module");
MODULE_ALIAS("List module");


struct student
{
    char name[100];
    int num;
    struct list_head list;
};


struct student *pstudent;
struct student *tmp_student;
struct list_head student_list;
struct list_head *pos;


int mylist_init()
{
	int i = 0;
	//初始化链表
	INIT_LIST_HEAD(&student_list);
	
	pstudent = kmalloc(sizeof(struct student)*5,GFP_KERNEL);
	memset(pstudent,0,sizeof(struct student)*5);
	
	for(i=0;i<5;i++)
	{
		sprintf(pstudent[i].name,"Student%d",i+1);
		pstudent[i].num = i+1; 
		//添加节点到链表中
		list_add( &(pstudent[i].list), &student_list);
	} 
	
	//遍历链表，打印节点数据域信息
	list_for_each(pos,&student_list)
	{
		tmp_student = list_entry(pos,struct student,list);
		printk("<0>student %d name: %s\n",tmp_student->num,tmp_student->name);
	}
	
	return 0;
}




void mylist_exit()
{	
	int i ;
	//删除节点不能使用hlist_for_each，因为list_del每次会删除节点，
	//而hlist_for_each会因为所访问的节点被删除而导致空指针异常
	for(i=0;i<5;i++)
	{
		list_del(&(pstudent[i].list));     
	}
	
	kfree(pstudent);
}


module_init(mylist_init);
module_exit(mylist_exit);