《系统程序员成长计划》学习交流(3)-前向插入和后向插入释疑

【问题描述】

前一阵子，看通用双向链表实现，一直有个问题，如下：

先看代码：

static DListNode *dlist_get_node(DList *thiz, size_t index, int fail_return_last) { DListNode *iter = thiz->first; while(iter!=NULL && iter->next!=NULL && index>0) { iter = iter->next; index--; } if(!fail_return_last) { iter = index>0 ? NULL:iter; } return iter; } DListRet dlist_insert(DList *thiz, size_t index, void *data) { DListNode *node = NULL; DListNode *cursor = NULL; if((node = dlist_node_create(data)) == NULL) { return DLIST_RET_ERR_CREATE_NODE; } if(thiz->first == NULL) { thiz->first = node; return DLIST_RET_OK; } cursor = dlist_get_node(thiz, index, 1); if(index < dlist_length(thiz)) { if(thiz->first == cursor) { thiz->first = node; } else { cursor->prev->next = node; node->prev = cursor->prev; } node->next = cursor; cursor->prev = node; } else { cursor->next = node; node->prev = cursor; } return DLIST_RET_OK; } DListRet dlist_prepend(DList *thiz, void *data) { return dlist_insert(thiz, 0, data); } DListRet dlist_append(DList *thiz, void *data) { return dlist_insert(thiz,-1, data); } size_t dlist_length(DList *thiz) { size_t length = 0; DListNode *iter = thiz->first; while(iter != NULL) { iter = iter->next; length++; } return length; }

这个dlist_prepend和dlist_append是如何工作的呢？仔细分析后，终于找到了答案。

【分析】

初看代码，你可能会产生如下疑问：

dlist_append和dlist_prepend函数中，index值都不大于0，因此dlist_insert函数中，光标定位cursor = dlist_get_node(thiz, index, 1);在插入过程中，永远是指向thiz->first，即首结点。而index<dlist_length(thiz)的判断恒为真，dlist_prepend和dlist_append貌似没有区别。

其实问题的关键就在index这个形参的声明上，注意形参声明为size_t index,而不是int index。size_t的定义如下

#define size_t unsigned int

是一个无符号数。

(1) dlist_prepend

该函数执行dlist_insert(thiz,0,data)，在光标定位中，cursor = dlist_get_node(thiz,0,1);此时index>0不可能成立，故cursor指向thiz->first。而index<dlist_length(thiz)显然成立，故执行如下代码：

DListRet dlist_insert(DList *thiz, size_t index, void *data) { DListNode *node = NULL; DListNode *cursor = NULL; if((node = dlist_node_create(data)) == NULL) { return DLIST_RET_ERR_CREATE_NODE; } if(thiz->first == NULL) { thiz->first = node; return DLIST_RET_OK; } cursor = dlist_get_node(thiz, index, 1); if(index < dlist_length(thiz)) { if(thiz->first == cursor) { thiz->first = node; } ... node->next = cursor; cursor->prev = node; } ... return DLIST_RET_OK; }

省略部分未执行。

所以dlist_prepend实现的功能是在thiz->first处插入新结点，并将新结点调整为thiz->first。

(2) dlist_append

该函数执行dlist_insert(thiz,-1,data)，在了解size_t后，就很容易理清了。其实，这个“-1”不是一个小于0的数，而是一个size_t所能表示的最大的无符号整数。因此，在光标定位中，cursor = dlist_get_node(thiz, -1, 1)，下述代码被执行：

static DListNode *dlist_get_node(DList *thiz, size_t index, int fail_return_last) { DListNode *iter = thiz->first; while(iter!=NULL && iter->next!=NULL && index>0) { iter = iter->next; index--; } ... return iter; }

执行的结果是，光标cursor被定位到链表的末尾。而index<dlist_length(thiz)为假。故执行如下代码：

DListRet dlist_insert(DList *thiz, size_t index, void *data) { DListNode *node = NULL; DListNode *cursor = NULL; if((node = dlist_node_create(data)) == NULL) { return DLIST_RET_ERR_CREATE_NODE; } if(thiz->first == NULL) { thiz->first = node; return DLIST_RET_OK; } cursor = dlist_get_node(thiz, index, 1); ... else { cursor->next = node; node->prev = cursor; } return DLIST_RET_OK; }

执行的结果是，结点被插入到链表的末尾。并将新插入的结点调整为光标指向的结点。