linux核心中的list詳解

阿新 • • 發佈：2019-01-20

1 list_entry作用就是通過list_head型指標ptr換算成其宿主結構的起始地址，該宿主結構是type型的，

而ptr在其宿主結構中定義為member成員。定義在核心原始檔include/linux/list.h中，

對比list_entry(ptr,type,member)可知有以下結果：
其中list相當於member成員，struct example_struct相當於type成員，ptr相當於ptr成員。而list{}成員巢狀於example_struct{}裡面。ptr指向example_struct{}中的list成員變數的。在list_entry（）作用下，將ptr指標迴轉指向struct example_struct{}結構體的開始處

#define list_entry(ptr, type, member) /
container_of(ptr, type, member)

container_of是個巨集,定義如下:

#define container_of(ptr, type, member) ({ /
const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr); / // typeof是gcc擴充套件,用於得知資料型別的,這句話作用大

//概是看ptr是否是結構體裡成員變數member的型別,不是編譯時將報錯,型別檢測的

(type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})

offsetof是計算成員member在結構體的type裡面的偏移數,用__mptr的地址減去偏移地址就可以得到type結構體的開始地址

container_of向上面這樣定義展開後可以直接賦值如下面這樣

#include <stdio.h>

int main(int argc,char argv[])
{
int x = 1,y = 2;
int m =
({
x++;
x + y;
});

fprintf(stdout,"----%d/n",m);
}

這種用法應該是gcc的擴充套件

在linux核心中，list是無處不在，好多程式碼都include了list.h。在linux原始碼中，由於list的運用過於頻繁，所以就把 list 單獨定義了，如果有哪個結構要成為列表，就把結構的第一個成員定義成list_head，然後初始化就可以了

。

    list.h應該是在include/linux/list.h，裡面的程式碼很易懂，大家翻翻吧。當然資料結構要過關先，起碼要知道list是雙向連結串列還有雙向連結串列的結構是如何的。     一部分程式碼: typedef struct list_head {
      struct list_head *next, *prev;         //從定義中可以看出是個雙向佇列
} list_t;

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

#define LIST_HEAD(name) /
      struct list_head name = LIST_HEAD_INIT(name)     //定義一個空的列表

#define INIT_LIST_HEAD(ptr) do { /               //初始化一個已定義的列表
      (ptr)->next = (ptr); (ptr)->prev = (ptr); /
} while (0)
.
.
前三個巨集用來初始化一個next和prev指標皆指向自身的空連結串列，巨集可以用到的地方明顯受限於c語法約束。例如，LIST_HEAD_INIT()用來初始化結構元素，第二個巨集用來初始化靜態變數，第三個用於函式內部。 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;
}
static inline void list_add(struct list_head *new, struct list_head *head)    //加入一個新節點
{
      __list_add(new, head, head->next);
} 在list.h中還有一個比較有趣的巨集

/**
* list_entry - get the struct for this entry
* @ptr:       the &struct list_head pointer.
* @type:    the type of the struct this is embedded in.
* @member:    the name of the list_struct within the struct.
*/
#define list_entry(ptr, type, member) /
      ((type *)((char *)(ptr)-(unsigned long)(&((type *)0)->member)))

從上面我們知道list_entry的作用是返回型別type的資料結構地址，但是具體怎麼實現的呢？看程式碼怪怪的。其實我們只要知道 &((type *)0)->member 的意思就明白了。它是取結構成員偏移量的一種方法，將常數0強制為結構指標，取其成員的地址，結果就是成員的偏移量。
list_entry巨集根據list_head型指標ptr換算成其宿主結構的起始地址，該宿主結構是 type型的，而ptr在其宿主結構中定義為member成員。如下圖：

req-->|type型物件起始地址
|
|... ...
ptr-->|ptr指標所指的member成員地址
|
|... ...

ptr指向圖中所示的位置，通過(unsigned long)(&((type*)0)->member)得到ptr 和req之間的差值，ptr減去這個差值就得到了type型宿主結構的指標req，返回型別為(type*)。
    瞭解上面那個巨集，你就知道了 list_head 是如何工作的了。首先，我們先定義並初始化一個 list_head，然後宣告一個結構，如下

struct demo {
struct list_head list;
int i;
}
struct demo demo1;
list_add(&demo1->list, list_head)       //把demo1加入列表，list_head僅僅就是兩個指標

這樣的列表是非常靈活的，不同型別的變數都可以加到列表中去。如下圖所示：
_________________________________________________
|  list |       1          |       2       |       3       |
|_head |____________|___________|____________ |____
                  ||                ||                   ||
                  ||                ||                   ||
               demo1          demo2    struct dev dev1

所以，我們只要知道了，list_head的地址，裡面的東西就好找了。
注意：佇列頭list_head不能被嵌入到結構中。 list_add(n,p):把n指向的元素插入p所指向的特定元素之後 list_add_tail(n,h):把n所指向的元素插到第一個元素的地址h所指定的連結串列尾 list_empty(p):檢查由第一個元素的地址指定的連結串列是否為空 list_for_each(p,h):對第一個元素的地址h指定的連結串列進行掃描 3 上面對list所講的東西，都是適用於核心的（module），在使用者態下好像不可以

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