linux内核链表结构

linux的链表结构定义在include/linux/list.h中

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

list_head结构包含着指向list_head结构的指针prev和next，由此可见，内核链表具备双链表功能，实际上，通常它都组织成双循环链表。不过它和其他双链表结构模型不同，list_head没有数据域。在linux内核链表中，不是在链表结构中包含数据，而是在数据结构中包含链表节点，也就是说，开发者预计某种数据结构将要组成链表时，它的成员中必含struct list_head成员。

由链表节点到数据项变量

linux链表中仅保存了数据项结构中的list_head成员变量的地址，那么如何通过这个list_head成员访问到它的所有者呢？linux为此提供了一个list_entry(ptr, type, member)宏，其中ptr是指向该数据中list_head成员的指针，type是数据项的类型，member则是数据项类型，例如，有一个由proto{}组成的链表，名字叫proto_list，而每个proto{}结构中的list_head{}成员名字叫node。我们要访问这个链表中的第一个节点，则如此调用：

list_entry(proto_list->next, struct proto, node);

list_entry的使用相当简单，相比这下，它的实现则很难理解，linux内核用GCC编译器使用了一些比较新的关键字，比如typeof，所以以下的代码无法在VC等编译器上通过:

#define list_entry(prt, type, member) container_of(ptr, type, member)
#define container_of(ptr, type, member) ({  \
const typeof( ((type *)0)->member) * mptr = (ptr);   \
(type *)(char *)mptr - offsetof(type, member)
#define offsetof(TYPE, MEMBER) (size_t)((TYPE *)0)->MEMBER

正是利用了typeof，内核中许多技巧得以实现，这里，先求得结构成员在与结构中的偏移量，然后根据成员变量地址反过来得出属主结构变量的地址。
要记住的是container_of（）和offsetof()并不仅用于链表操作，这里最重要的地方是（（type *）0）->member，它将0地址强制转换为type结构的指针，再访问到type结构中的member成员。
对于给定一个结构，offsetof(type, member)是一个常量，list_entry()正是利用这个不变的偏移量来求得链表数据项的变量地址。

hlist结构
hlist是hash_list的简称，即用拉链法实现的hash数据结构，它是由2部分组成：hash数据和冲突链。当第一次要插入hash表的时候，它必定是先插入hash数组中，而以后要插入的节点如果发生了冲突，则可以挂在数据后面，形成一条链表。当然也可以插入数组，原先在数组中的节点被挤出来形成一个链表，list和hlist的区别如图：

也许linux链表设计者认为双头（next，prev）的双链表对于hash表来说”过于浪费“，因而另行设计了一套用户hash表应用的hlist数据结构——单指针表头双循环链表。

struct hlist_head{
    struct hlist_node *frist;
};
struct hlist_node{
    struct hlist_node *next, **prev;
};

struct hlist_head仅仅用了一个指针，占4个字节，因为hash数组往往相当大，这样可以节省4个字节乘以数据大小的空间。hlist的表头仅有一个指向首节点的指针，而没有指向尾节点的指针，这样在可能是海量的hash表中存储的表头就能减少一半的空间消耗，hash数组可以称为hash表，冲突节点链表称为hash链。