Linux内核链表【struct list_head】

这篇博客介绍了Linux内核中如何使用双向链表,包括链表的创建、节点添加、删除和遍历。通过示例展示了如何在内核驱动程序中创建和管理链表,以及如何动态初始化链表并进行内存管理。同时,还强调了未初始化节点的潜在风险。

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Linux内核链表主要用于内核驱动程序中跟踪每个设备。内核中只实现了双向链表。

本笔记只简单记录如何创建链表,向链表中添加节点,删除节点,遍历链表。

1.使用内核链表需要包含的头文件:

#include <linux/list.h>

在内核中,将数据结构表示为链表之前,该结构必须嵌入struct list_head 字段

struct car {
    int door_num; //自定义字段
    char *color;  //自定义字段
    char *model;  //自定义字段
    struct list_head list; /*内核的表结构,必须加入此结构才能构建内核链表*/
}

创建struct list_head 变量,该变量总是指向链表的头部(第一个元素)与任何实例无关,是一个特殊的实例。

static LIST_HEAD(mylist);

创建链表节点:

struct car *redcar = kmalloc(sizeof(struct car), GFP_KERNEL);
struct car *bluecar= kmalloc(sizeof(struct car), GFP_KERNEL);

初始化每个节点

INIT_LIST(&bluecar->list);
INIT_LIST(&redcar->list);

为每个节点分配内存,并填充每个字段。把节点添加到链表中

list_add(&redcar->list, &mylist);
list_add(&bulecar->list, &mylist);

完整实例如下:

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

typedef struct car{
    int     door_num;
    char    color[32];
    char    model[32];
    struct  list_head list; //必须嵌入此结构才能使用内核链表
} Car, *CAR;

/*静态初始化只需要下面一条语句即可完成(推荐)*/
//LIST_HEAD(mylist);
    
//使用内核的宏定义【动态创建和初始化】一个内核链表
struct  list_head mylist;

struct  car  *acar; /*内核链表遍历用的循环计数器,类似于for(i=0; i<num; i++)循环的变量 i*/

/*驱动程序入口函数*/
static  int  __init list_init(void){
    
    INIT_LIST_HEAD(&mylist);  

    /*为内核链表申请节点*/
    struct  car *blackCar;
    struct  car *redCar;
    struct  car *blueCar;

    blackCar = kmalloc(sizeof(Car), GFP_KERNEL);
    redCar   = kmalloc(sizeof(Car), GFP_KERNEL);
    blueCar  = kmalloc(sizeof(Car), GFP_KERNEL);

    /*初始化链表节点,使其指向自身*/
    INIT_LIST_HEAD(&mylist);
    INIT_LIST_HEAD(&blackCar->list);
    INIT_LIST_HEAD(&redCar->list  );
    INIT_LIST_HEAD(&blueCar->list  );

    /*填充链表节点内容*/
    blackCar->door_num = 100;
    memcpy(blackCar->color, "black", sizeof("black") );
    
    redCar->door_num   = 101;
    memcpy(redCar->color, "red", sizeof("red") );

    blueCar->door_num = 102;
    memcpy(blueCar->color, "blue", sizeof("blue") );

    /*添加链表节点到内核链表*/
    list_add(&blackCar->list, &mylist);
    list_add(&redCar->list,   &mylist);
    list_add(&blueCar->list,  &mylist);

    /*内核链表的遍历*/
    list_for_each_entry(acar,  &mylist,  list){
        printk("acar->door_num=[%d]--acar->color=[%s]\n", acar->door_num, acar->color);
    }

    /*删除其中一个节点*/
    list_del(&blackCar->list);
    //分配给该节点的内存需要手动释放
    kfree(blackCar);

    printk("after del blackCar");
    /*内核链表再次遍历*/
    list_for_each_entry(acar, &mylist, list){
        printk("acar->door_num=[%d]--acar->color=[%s]\n", acar->door_num, acar->color);
    }

    return 0;

}

/*驱动程序退出函数*/
static void __exit list_exit(void){
    printk("list module exited\n");
    list_for_each_entry(acar, &mylist, list){
        kfree(acar);
    }
    return;

}

/*驱动入口*/
module_init(list_init);
module_exit(list_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
                                    
#
#  @Makefile
#  内核module编译
#

obj-m +=list.o
kernel_rel:=`uname -r`
linux_path=/lib/modules/`uname -r`/build

current_dir=$(shell pwd)

all:
    make -C $(linux_path) M=$(current_dir) modules

#注意tab

clean:
    make -C $(linux_path) M=$(current_dir) clean

2.注意点:

未初始化的节点,可能被初始化未null。

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