Linux内核链表复用实现队列

Posted 2020-11-29 悄然拔尖

 

 有了前面Linux内核复用实现栈的基础，使用相同的思想实现队列，也是非常简单的。普通单链表复用实现队列，总会在出队或入队的时候有一个O(n)复杂度的操作，大多数采用增加两个变量，一个head，一个tail来将O（n）降成O（1）。但是在内核链表中，天然的双向循环链表，复用实现队列，无论出队还是入队，都是O（1）时间复杂度。

/* main.c   */


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#include "queue.h"


struct person 
{
    int age;
    struct list_head list;
};

int main(int argc,char **argv)
{
    int i;
    int num =5;
    struct person *p;
    struct person head;
    struct person *pos,*n;
    
    queue_creat(&head.list);
    
    p = (struct person *)malloc(sizeof(struct person )*num);
    
    for (i = 0;i < num;i++) {
        p->age = i*10;
        in_queue(&p->list,&head.list);
        p++;
    }
    printf("original==========>\\n");
    list_for_each_entry_safe(pos,n,&head.list,list) {
        printf("age = %d\\n",pos->age);
    }
    printf("size = %d\\n",get_queue_size(&head.list));
    struct person test;
    test.age = 100;
    printf("out_queue %d\\n",get_queue_head(pos,&head.list,list)->age);
    out_queue(&head.list);
    printf("out_queue %d\\n",get_queue_head(pos,&head.list,list)->age);
    out_queue(&head.list);
    printf("in_queue %d\\n",test.age);
    in_queue(&test.list,&head.list);

    printf("current==========>\\n");
    list_for_each_entry_safe(pos,n,&head.list,list) {
        printf("age = %d\\n",pos->age);
    }
    printf("size = %d\\n",get_queue_size(&head.list));
    printf("all member out_queue\\n");
    list_for_each_entry_safe(pos,n,&head.list,list) {
        out_queue(&head.list);
    }
    printf("size = %d\\n",get_queue_size(&head.list));
    if (is_empt_queue(&head.list)) {
        printf("is_empt_queue\\n");
    }
    
    return 0;
}

 

/*   queue.c  */

#include "queue.h"

void queue_creat(struct list_head *list)
{
    INIT_LIST_HEAD(list);
}

void in_queue(struct list_head *new, struct list_head *head)
{
    list_add_tail(new,head);
}

void out_queue(struct list_head *head)
{
    struct list_head *list = head->next; /* 保存链表的最后节点 */
    
    list_del(head->next);/* 头删法 */
    
    INIT_LIST_HEAD(list); /* 重新初始化删除的最后节点，使其指向自身 */

}

int get_queue_size(struct list_head *head)
{ 
    struct list_head *pos;
    int size = 0;
    
    if (head == NULL) {
        return -1;
    }
    
    list_for_each(pos,head) {
        size++;
    }

    return size;

}

bool is_empt_queue(struct list_head *head)
{
    return list_empty(head);
}

 

/*  queue.h  */

#ifndef _QUEUE_H_
#define _QUEUE_H_

#include <stdbool.h>
#include "list.h"

#define get_queue_head(pos, head, member)        \\
        list_entry((head)->next, typeof(*pos), member)

void queue_creat(struct list_head *list);
void in_queue(struct list_head *new, struct list_head *head);
void out_queue(struct list_head *entry);
int get_queue_size(struct list_head *head);
bool is_empt_queue(struct list_head *head);


#endif /* _QUEUE_H_ */

运行结果：

 

 复用Linux内核链表实现队列，时间复杂可以很简单的实现O（1），当然，其中的遍历队列长度是O（n），不过这个在之前的随笔中也说到了，根据具体的应用场景，可以在入队的时候在头结点中size+1，出队的时候在头结点中size-1，获取队列大小的函数就可以直接返回size了，是可以很轻易做到O（1）的时间复杂度的。掌握了Linux内核链表，链表，栈和队列这样的数据结构，就可以很容易的实现复用，并且可以应用在实际项目中。