Linux 2.6 内核源码中的循环双链表结构

内核源码分析

双链表数据结构定义

循环双链表定义位于 linux-2.6.27\include\linux\list.h 中，定义如下。该结构只定义了两个指针 *next 和 *prev，均指向 list_head 结构，数据结构中并不包括具体的数据，这样的好处是，可以最大程度实现复用，具体实现时，将 list_head 结构嵌入到其他数据结构中即可。

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

使用上述结构可以实现多种数据结构，去掉一个指针域即变为单链表；从头部插入删除则变为栈；从头部插入尾部取则变为队列；将 *next 和 *prev 看作左右孩子节点则变为二叉树。故双链表结构是内核源码中重要的数据结构。

双链表头节点定义宏

有两个相关宏，定义如下，可以看到，LIST_HEAD 调用了 LIST_HEAD_INIT 宏。向LIST_HEAD 宏传入参数 name，生成一个名为 name 的 struct list_head 结构，name.next 和 name.prve 指针均指向 name 自身。

#define LIST_HEAD_INIT(name) { &(name), &(name) }

#define LIST_HEAD(name) \
	struct list_head name = LIST_HEAD_INIT(name)

上述两个宏可以以如下方式调用，两种调用异曲同工，都生命并初始化一个双链表头节点，执行后效果如图所示。

LIST_HEAD(head);

struct list_head head;
LIST_HEAD_INIT(head);

双链表头节点初始化函数

init_list_head 定义如下，static 修饰说明该函数仅在当前文件（即 list.h )使用，inline 将该函数定义为内联函数，程序中任何使用该函数的地方将直接用函数体替换该函数调用，从而减少函数调用带来的额外开销。参数为 struct list_head 结构的指针 list，函数体中仅仅执行两条语句，将 list 的前驱和后向指针分别指向 list 自身。

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

用于循环双链表结构处理的函数

1. __list_add() 函数

以下是该函数代码，注释很清晰，该函数的作用是在两个节点间插入一个新节点，且该函数只用于内部链表的处理，要已知要插入节点的前后节点。

/*
 * Insert a new entry between two known consecutive entries.
 *
 * This is only for internal list manipulation where we know
 * the prev/next entries already!
 */
#ifndef CONFIG_DEBUG_LIST
static inline void __list_add(struct list_head *new,
			      struct list_head *prev,
			      struct list_head *next)
{
   
	next->prev = new;
	new->next = next;
	new->prev = prev;
	prev->next = new;
}
#else
extern void __list_add