linux优雅的链表

链表是每一个程序员必学的一个数据结构。理解上并不是很难，但是它却很常用。所以我们为了避免重复造轮子，所以一个好的设计就显得格外的重要了。如果在C++中我们可以很容易的想到模板编程。可是在纯C的环境下就没有什么简单了。

为了避免重复的工作，先把工作中重复的部分提取出来。比如说是循环双向链表。每一个节点包含了前一个元素指针和后一个元素的指针。为了操作的便利，我们会使用到带头节点的方式。前后指针的是每一种循环双向链表节点要包括的数据结构，所以就可以想办法把其抽离出来，这里给出了linux下的list的实现的简版。（如果你参与过window下的驱动开发，应该也会发现这种实现方式的list）

#include <iostream>
#include <assert.h>

using namespace std;

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

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

#define LIST_HEAD(name) struct list_head name = LIST_HEAD_INIT(name)

#define INIT_LIST_HEAD(ptr) do { \
    (ptr)->next = (ptr); (ptr)->prev = (ptr); \
} while (0)

//计算结构体内部成员的偏移，（求取结构体中的成员的偏移是笔试中常见题型） 
#define offset_of(type , member) (size_t)(&((type *)0)->member)  

//计算当前结构体的首地址 prt为member的地址, type为结构体的类型，（这个也会成为笔试题）
#define container_of(ptr , type , member) \
        ( \
        (type *)( (char *)ptr - offset_of(type , member)) \
    )


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

//
//#define list_first_entry(ptr , type , member) \
//    list_entry((ptr)->next , type , member)

//
#define list_for_each(pos, head) \
    for (pos = (head)->next; pos != (head); \
                pos = pos->next)

static inline int list_empty(const struct list_head *head){
    return head->next == head;
}

static inline void __list_add(struct list_head *newnode,  struct list_head *prev , struct list_head *next)
{
    newnode->next = next;
    newnode->prev = prev;
    prev->next = newnode;
    next->prev = newnode;
}

static inline void list_add(struct list_head *newnode, struct list_head *head)
{
    __list_add(newnode, head, head->next);
}

static inline void list_add_tail(struct list_head *newnode, struct list_head *head)
{
    __list_add(newnode, head->prev, head);
}

static inline void __list_del(struct list_head *prev , struct list_head *next)
{
    prev->next = next;
    next->prev = prev;
}

static inline void list_del(struct list_head *node)
{
    __list_del(node->prev, node->next);
}


typedef struct my_struct{    
    int data;
    list_head list;
}my_struct_t;

int main()
{
    struct list_head *p;

    LIST_HEAD(hd);

    struct my_struct *a = (struct my_struct*)malloc(sizeof(struct my_struct));
    a->data = 2;

    list_add(&a->list , &hd);

    a = (struct my_struct*)malloc(sizeof(struct my_struct));
    a->data = 1;

    list_add(&a->list , &hd);

    a = (struct my_struct*)malloc(sizeof(struct my_struct));
    a->data = 3;
    
    list_add_tail(&a->list , &hd);

    cout<<offset_of( my_struct, list)<<endl;


    cout<<a<<endl;
    cout<<list_entry(&a->list, my_struct, list)<<endl;
    list_for_each(p, &hd){
        printf("%d ", ((my_struct_t*)list_entry(p, my_struct, list))->data );
    }

    p = hd.next;
    list_del(hd.next);
    free((my_struct_t*)list_entry(p, my_struct, list));
    
    list_for_each(p, &hd){
        printf("%d ", ((my_struct_t*)list_entry(p, my_struct, list))->data );
    }
    
    return 0;
}

参考文献：

深入分析 Linux 内核链表

毕