linux内核共享双向链表

Posted 2020-12-15 YBossy

双向链表

原理

单链表在遍历其每一个元素的过程中，一旦通过某个节点的next进入了下一个节点之后，就没有办法再回到上一个节点了，单链表只能往前走，而不能往后，这样子显然非常的不方便。解决的办法是我们在单链表的基础上给每一个元素附上两个指针域，一个是指向下一个节点的next，另一个是指向下一个节点的prev，如此来实现双向链表。

算法实现

算法实现与单链表类似，这里仅仅实现了双向链表节点的插入。

typedef struct Node {
	int data;
	Node* next;
	Node* prev;
}LinkList,LinkNode;
bool initDbList(LinkList*& L) {
	if (!L) {
		L = new LinkList;
		L->data = -1;
		L->next = NULL;
		L->prev = NULL;
		if (!L) return false;
		return true;
	}
	return false;
}
bool addDbListEnd(LinkList*& L, LinkNode*& N) {
	if (!L || !N) return false;
	LinkNode* p = L;
	while (p->next) {
		p = p->next;
	}
	if (!p->next) {
		N->prev = p;
		N->next = NULL;
	}else{
		p->prev->next = N;
		N->prev = p->prev;
		N->next = p;
	}
	p->next = N;
	return true;
}
void printDbList(LinkList*& L) {
	if (!L) {
		cout << "打印链表失败!" << endl;
		return;
	}
	else if (!L->next) {
		cout << "链表为空!" << endl;
		return;
	}	
	cout << "正向打印双向链表！" << endl;
	LinkNode* p = L;
	while (p->next) {
		p = p->next;
		cout << p->data << "\\t" << endl;
	}
	cout << "正在反向打印双向链表！" << endl;
	while (p->prev) {
		cout << p->data << "\\t" << endl;
		p = p->prev;
	}
	return;
}

共享双向链表

原理:在linux，有大量的数据结构需要使用双向链表，若采用传统的双向链表的实现方式，每一个双向链表都只能存储一种特定的数据，那么每个双向链表都需要为维护和各自的函数，这样子是非常麻烦的。因此，我们用共享双向链表来解决。

这个双向链表只作为承载数据的货车，货车相同，而上面放置的数据，可以是任意的。

代码实现

typedef struct _DoubleLinkNode{
	_DoubleLinkNode* next;
	_DoubleLinkNode* prev;
}DbLinkNode,DbLinkList;

typedef struct {
	int fd;
	time_t timeout;
	DbLinkList node;
}ConnTimeout;


bool initDbList(DbLinkNode& L) {
	L.next = NULL;
	L.prev = NULL;
	return true;
}
bool addDbListEnd(DbLinkList& L, DbLinkNode& N) {
	DbLinkNode* p = &L;
	while (p->next) {
		p = p->next;
	}
	if (!p->next) {
		N.prev = p;
		N.next = NULL;
	}
	else {
		p->prev->next = &N;
		N.prev = p->prev;
		N.next = p;
	}
	p->next = &N;
	return true;
}


int main() {
	ConnTimeout* c = NULL,*s = NULL;
	int fd = 0;
	int n = 0;
	c = new ConnTimeout;
	c->fd = -1;
	c->timeout = -1; 
	initDbList(c->node);
	cout << "请输入元素的个数:";
	cin >> n;
	for (int i = 0;i < n;i++) {
		s = new ConnTimeout;
		cout << "输入第" << i + 1 << "个元素的fd:";
		cin >> s->fd;
		initDbList(s->node);
		addDbListEnd(c->node, s->node);
	}
	//遍历双向链表中元素
	cout << "开始遍历双向链表中的所有元素的fd" <<endl;
	DbLinkNode* p = NULL;
	p = &(c->node);
	int offset = offsetof(ConnTimeout, node),number = 0;
	cout << "offset = " << offset << endl;
	while (p) {
		int* ptr = (int*)((size_t)p - offset);
		cout << "第" << number << "个元素:" << *ptr << endl;
		p = p->next;
		number++;
	}
	//销毁链表
	p = &(c->node);
	while (p) {
		ConnTimeout* ct = (ConnTimeout*)((size_t)p - offset);
		int* ptr = (int*)((size_t)p - offset);
		cout << "删除fd = " << *ptr << endl;
		p = p->next;
		delete ct;
	}
	return 0;
}

这里定义了一个ConnTimeout结构体里面放着对应的链表节点，fd和timeout。在函数addDbListEnd()中，在尾部追加元素的方法采用的是，讲ConnTimeout结构体中的链表节点相连，而访问其fd和timeout值的方法是：先定位到头节点的node，然后在通过offsetof来得知node相对于结构体首部的偏移量offset，对指针做一些转化减去这个偏移量，我们就可以通过node来访问到fd和timeout。