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内核双向链表

在Linux内核中，双向链表是一种广泛使用的数据结构，允许从任意节点高效地进行前向或后向遍历。Linux内核提供了一套丰富的宏和函数来操作双向链表，这些链表定义在list.h头文件中。

双向链表的数据结构

双向链表的基本结构由list_head结构体表示，该结构体包含两个指针，分别指向链表的前一个和后一个元素：

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

初始化双向链表

双向链表可以通过两种方式进行初始化：

• 静态初始化使用LIST_HEAD宏：

  LIST_HEAD(my_list);
  

• 动态初始化使用INIT_LIST_HEAD宏：

  struct list_head my_list;
  INIT_LIST_HEAD(&my_list);
  

在双向链表中添加元素

• 使用list_add在链表的头部添加新元素：

  list_add(&new_element->list, &head);
  

• 使用list_add_tail在链表的尾部添加新元素：

  list_add_tail(&new_element->list, &head);
  

遍历双向链表

• 使用list_for_each宏遍历链表：

  struct list_head *pos;
  list_for_each(pos, &my_list) {
      // 使用pos
  }
  

• 使用list_for_each_entry宏遍历链表，直接获取包含list_head的结构体实例：

  struct my_struct *entry;
  list_for_each_entry(entry, &my_list, list) {
      // 使用entry
  }
  

链表使用示例

以下示例展示了如何定义一个包含list_head的结构体，以及如何初始化链表、添加元素和遍历链表。
首先，定义一个结构体person，包含姓名、年龄和一个list_head：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "list.h"

struct person {
    char name[20];
    int age;
    struct list_head list;
};

int list_test(void) 
{
    struct person john;
    strcpy(john.name, "John Doe");
    john.age = 30;
    
    struct person jane;
    strcpy(jane.name, "Jane Doe");
    jane.age = 25;
    
    // 初始化链表头
    LIST_HEAD(people_list);
    
    // 添加元素到链表
    list_add_tail(&john.list, &people_list);
    list_add_tail(&jane.list, &people_list);
   
    // 遍历链表
    struct person *entry;
    list_for_each_entry(entry, &people_list, list) {
        printf("Name: %s, Age: %d\n", entry->name, entry->age);
    }
   
    return 0;
}

这个例子创建了一个包含两个人john和jane的双向链表，并遍历链表打印每个人的姓名和年龄。

注意事项

• 在使用双向链表时，需要包含Linux内核的list.h头文件，这个文件通常只在内核模块开发中直接可用。对于用户空间程序，可以考虑实现自己的双向链表，或使用其他库提供的类似功能。
• 上述示例简化了错误检查和内存管理的细节。在实际应用中，添加到链表中的元素通常是动态分配的，需要妥善管理内存以避免内存泄漏。