内核基础设施——hlist_head/hlist_node结构解析

原文： http://linux.laoqinren.net/kernel/hlist/

数据结构

hlist_head 和 hlist_node 用于散列表，分别表示列表头（数组中的一项）和列表头所在双向链表中的某项，两者结构如下:

include/linux/types.h(line 190)

struct hlist_head {
   
	struct hlist_node *first;
};

include/linux/types.h(line 194)

struct hlist_node {
   
	struct hlist_node *next, **pprev;
};

在内核中的普通双向链表基本上都是通过 list_head 实现的：

include/linux/types.h(line 186)

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

list_head 很好理解，但是 hlist_head 和 hlist_node 为何要这样设计呢？

先看下hlist_head和hlist_node的示意图:

hash_table 为散列表（数组），其中的元素类型为 struct hlist_head 。以 hlist_head 为链表头的链表，其中的节点hash值是相同的（也叫冲突）。first指针指向链表中的节点①，然后节点①的 pprev 指针指向 hlist_head 中 的 first ，节点①的 next 指针指向节点②。以此类推。

hash_table 的列表头仅存放一个指针,也就是 first 指针,指向的是对应链表的头结点,没有tail指针,也就是指向链表尾节点的指针,这样的考虑是为了节省空间——尤其在 hash bucket (数组size)很大的情况下可以节省一半的指针空间。

为什么pprev是一个指向指针的指针呢？ 按照这个设计，我们如果想要得到尾节点，必须遍历整个链表，可如果是一个指向节点的指针，那么头结点现在的pprev便可以直接指向尾节点，也就是list_head的做法。

对于散列表来说，一般发生冲突的情况并不多（除非hash设计出现了问题），所以一个链表中的元素数量比较有限，遍历的劣势基本可以忽略。

在删除链表头结点的时候，pprev 这个设计无需判断删除的节点是否为头结点。如果是普通双向链表的设计，那么删除头结点之后，hlist_head中的first指针需要指向新的头结点。通过下面2个函数来加深理解:

include/linux/list.h(line 669)

static inline void hlist_add_head(struct hlist_node *n, struct hlist_head *h)
{
   
	struct hlist_node *first = h->first;
	n->next = first; //新节点的next指针指向原头结点
	if (first) 
		first->pprev =