深入分析Linux内核链表

Posted 2020-08-10

1. 普通单链表

2. 内核链表

上图是本人从其他博客盗来的，差点被糊弄过去。

下图是本人自己用KeyNote画的（唉！！画图真的是让人心好累啊！！）。

差异是不是很明显啊？！

Read The Fucking Source Code

1. 初始化

/* include/linux/types.h */
struct list_head {
    struct list_head *next, *prev;
};

/* include/linux/list.h */
/*××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××*/
// 一. 如何初始化一个链表，初始化后的链表是什么鸟样？
// 链表初始化的3个方法：
// 1. 
#define LIST_HEAD_INIT(name) { &(name), &(name) }
// 使用示例： struct list_head test_list = LIST_HEAD_INIT(test_list);

// 2. 
#define LIST_HEAD(name) \
    struct list_head name = LIST_HEAD_INIT(name)
// 使用示例： LIST_HEAD(module_bug_list);

// 3. 
static inline void INIT_LIST_HEAD(struct list_head *list)
{
    list->next = list;
    list->prev = list;
}
// 使用示例： struct list_head test_list;
　　　　　　　 INIT_LIST_HEAD(&test_list);

/*××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××*/

就连一个链表的初始化都想的这么周到！！真屌！！

初始化后，链表就是的鸟样：

2. 插入

/*
 * 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(struct list_head *new,
                  struct list_head *prev,
                  struct list_head *next);
#endif

/**
 * list_add - add a new entry
 * @new: new entry to be added
 * @head: list head to add it after
 *
 * Insert a new entry after the specified head.
 * This is good for implementing stacks.
 */
static inline void list_add(struct list_head *new, struct list_head *head)
{
    __list_add(new, head, head->next);
}


/**
 * list_add_tail - add a new entry
 * @new: new entry to be added
 * @head: list head to add it before
 *
 * Insert a new entry before the specified head.
 * This is useful for implementing queues.
 */
static inline void list_add_tail(struct list_head *new, struct list_head *head)
{
    __list_add(new, head->prev, head);
}

/**
 *  list_add 和 list_add_tail的区别是：
 *  list_add 始终是在链表头后的的第一个位置进行插入：例如链表：head --> 数据1 --> 数据2 --> 数据3，插入新元素后：head --> new --> 数据1 --> 数据2 --> 数据3
 *  list_add_tail 始终实在链表末尾插入新元素：例如链表：head --> 数据1 --> 数据2 --> 数据3，插入新元素后：head --> 数据1 --> 数据2 --> 数据3 --> new
 */
/**
 * 仔细分析上述函数，可以发现其函数抽象的巧妙。
 * __list_add 接收三个参数：分别是new, prev, next。任何位置的双链表插入操作，只需这3个参数。那么new元素一定是在prev和next之间进行插入。
 * 所以很明显：list_add是在head和head->next之间插入，那就是链表的第一个元素。
 *           list_add_tail实在head->prev和head之间插入，那就是链表的最后一个元素。
*/

 3. 删除

/*
 * Delete a list entry by making the prev/next entries
 * point to each other.
 *
 * This is only for internal list manipulation where we know
 * the prev/next entries already!
 */
static inline void __list_del(struct list_head * prev, struct list_head * next)
{
    next->prev = prev;
    prev->next = next;
}

/**
 * list_del - deletes entry from list.
 * @entry: the element to delete from the list.
 * Note: list_empty() on entry does not return true after this, the entry is
 * in an undefined state.
 */
#ifndef CONFIG_DEBUG_LIST
static inline void __list_del_entry(struct list_head *entry)
{
    __list_del(entry->prev, entry->next);
}

static inline void list_del(struct list_head *entry)
{
    __list_del(entry->prev, entry->next);
    entry->next = LIST_POISON1;
    entry->prev = LIST_POISON2;
}
#else
extern void __list_del_entry(struct list_head *entry);
extern void list_del(struct list_head *entry);
#endif

/**
* 上述代码中存在两个宏，在include/linux/poison.h中的定义如下：
*/
/*
 * These are non-NULL pointers that will result in page faults
 * under normal circumstances, used to verify that nobody uses
 * non-initialized list entries.
 * 是非空指针，在正常情况下会导致 page faults，用来验证没有人使用未初始化的链表项。
 */
#define LIST_POISON1  ((void *) 0x00100100 + POISON_POINTER_DELTA)
#define LIST_POISON2  ((void *) 0x00200200 + POISON_POINTER_DELTA)

/*
 * __list_del_entry 和 list_del 的却别是显而易见的。
*/

 　　

　　至此，内核链表有了本质的认识，那么对于其他的链表操作的分析是非常容易的。