抽象是软件设计中一项基本技术，如上所述，在众多数据结构中，选取双向链表作为基本数据结构，这就是一种提取和抽象。 1. 简约而又不简单的链表定义 于双向链表而言，内核中定义了如下简单结构： struct list_head { struct list_head *next, *prev; }; 这个不含任何数据项的结构，注定了它的通用性和未来使用的灵活性，例如前面的例子就可以按如下方式定义：
struct my_list{
void *mydata;
struct list_head list;
};
在此，进一步说明几点： 1）list字段，隐藏了链表的指针特性，但正是它，把我们要链接的数据组织成了链表。 2）struct list_head可以位于结构的任何位置 3）可以给struct list_head起任何名字。 4）在一个结构中可以有多个list 例如，我们对要完成的任务进行描述，而任务中又包含子任务，于是有如下结构： ————————————————————————————————–
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struct todo_tasks{
char *task_name;
unsigned int name_len;
short int status;
int sub_tasks;
int subtasks_completed;
struct list_head completed_subtasks;/* 已完成的子任务形成链表 */
int subtasks_waiting;
struct list_head waiting_subtasks; /* 待完成的子任务形成链表 */
struct list_head todo_list; /* 要完成的任务形成链表 */
};
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简约而又不简单struct list_head，以此为基本对象，就衍生了对链表的插入、删除、合并以及遍历等各种操作： 2. 链表的声明和初始化宏 实际上， struct list_head只定义了链表节点，并没有专门定义链表头，那么一个链表结构是如何建立起来的？让我们来看看下面两个宏：
#define LIST_HEAD_INIT(name) { &(name), &(name) }
#define LIST_HEAD(name) struct list_head name = LIST_HEAD_INIT(name)
如果我们要申明并定义自己的链表头mylist，直接调用LIST_HEAD： LIST_HEAD(mylist) 则mylist的next、prev指针都初始化为指向自己，这样，我们就有了一个空链表，如何判断链表是否为空，自己写一下这个简单的函数
list_empty，也就是让头指针的next指向自己而已。 3. staitic inline函数－隐藏并展开 在list.h中定义的函数大都是 staitic inline f()形式？为什么这样定义？ 关键字“static”加在函数前，表示这个函数是静态函数，所谓静态函数，实际上是对函数作用域的限制，指该函数的作用域仅 局限于本文件。所以说，static具有信息隐藏作用。 而关键字"inline“加在函数前，说明这个函数对编译程序是可见的，也就是说，编译程序在调用这个函数时就立即展开该函数。所以，关键字inline 必须与函数定义体放在一起才能使函数成为内联。inline函数一般放在头文件中。 4. 无处不在的隐藏特性 我们分析一下在链表中增加一个节点的函数实现： ，也就是让头指针的next指向自己而已。
- staitic inline函数－隐藏并展开 在list.h中定义的函数大都是 staitic inline f()形式？为什么这样定义？ 关键字“static”加在函数前，表示这个函数是静态函数，所谓静态函数，实际上是对函数作用域的限制，指该函数的作用域仅 局限于本文件。所以说，static具有信息隐藏作用。 而关键字"inline“加在函数前，说明这个函数对编译程序是可见的，也就是说，编译程序在调用这个函数时就立即展开该函数。所以，关键字inline 必须与函数定义体放在一起才能使函数成为内联。inline函数一般放在头文件中。
4. 无处不在的隐藏特性 我们分析一下在链表中增加一个节点的函数实现： 有三个函数： static inline void __list_add(); static inline void list_add(); static inline void list_add_tail();
/*
- Insert a new entry between two known consecutive entries.
- This is only for internal list manipulation where we know
- the prev/next entries already! */ 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; }
/**
- 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.
仔细体会其实现代码，看起来简单有效，但实际上也是一种抽象和封装的体现。首先__list_add()函数做基本的操作，该函数仅仅是增加一个节点，至 于这个节点加到何处，暂不考虑。list_add（）调用__list_add()这个内部函数，在链表头增加一个节点，实际上实现了栈在头部增加节点的 操作，而list_add_tail()在尾部增加一个节点，实际上实现了队的操作。 至于链表的删除、搬移和合并，比较简单，不再此一一讨论 5. 链表遍历－似走过千山万水 遍历链表本是简单的，list.h中就定义了如下的宏：
/**
- list_for_each - iterate over a list
- @pos: the &struct list_head to use as a loop counter.
- @head: the head for your list.
*/
#define list_for_each(pos, head)
for (pos = (head)->next; pos != (head);
pos = pos->next)
这种遍历仅仅是找到一个个节点在链表中的位置pos，难点在于，如何通过pos获得节点的地址，从而可以使用节点中的数据？ 于是 list.h中定义了晦涩难懂的list_entry（）宏：
/** * 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)))
为了便于理解，在此给予进一步说明。 例如
my_list结构：
struct my_list{
void *mydata;
struct list_head list;
};
struct list_head *pos;
则
list_entry(pos, mylist, list)宏，就可以根据pos的值，获取
mylist的地址，也就是指向
mylist的指针，这样，我们就可以存取
mylist->mydata字段了。
可为什么能够达到这样的效果？
list_entry(pos, mylist, list) 展开以后为：
(
(
struct my_list *
)
(
(char *)(pos) - (unsigned long)
(
&
(
(struct my_list *)0
)
->list
)
)
) 这看起来会使大多数人眩晕，但仔细分析一下，实际很简单。
((size_t) &(type *)0)->member)把0地址转化为type结构的指针，然后获取该结构中member成员的指针，并将其强制转换为size_t类型。于是，由于结构从0地址开始定义，因此，这样求出
member
的成员地址，实际上就是它在结构中的偏移量。为了更好的理解这些，我们可以写一段程序来验证: —————————————————————————————
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
struct foobar{
unsigned int foo;
char bar;
char boo;
};
int main(int argc, char** argv){
struct foobar tmp;
printf("address of &tmp is= %p", &tmp);
printf("address of tmp->foo= %p \t offset of tmp->foo= %lu\n", &tmp.foo, (unsigned long) &((struct foobar *)0)->foo);
printf("address of tmp->bar= %p \t offset of tmp->bar= %lu\n", &tmp.bar, (unsigned long) &((struct foobar *)0)->bar);
printf("address of tmp->boo= %p \t offset of tmp->boo= %lu", &tmp.boo, (unsigned long) &((struct foobar *)0)->boo);
printf("computed address of &tmp using:\n");
printf("\taddress and offset of tmp->foo= %p\n",
(struct foobar *) (((char *) &tmp.foo) - ((unsigned long) &((struct foobar *)0)->foo)));
printf("\taddress and offset of tmp->bar= %p\n",
(struct foobar *) (((char *) &tmp.bar) - ((unsigned long) &((struct foobar *)0)->bar)));
printf("\taddress and offset of tmp->boo= %p\n",
(struct foobar *) (((char *) &tmp.boo) - ((unsigned long) &((struct foobar *)0)->boo)));
return 0;
}
Output from this code is:
address of &tmp is= 0xbfffed00
address of tmp->foo= 0xbfffed00 offset of tmp->foo= 0
address of tmp->bar= 0xbfffed04 offset of tmp->bar= 4
address of tmp->boo= 0xbfffed05 offset of tmp->boo= 5
computed address of &tmp using:
address and offset of tmp->foo= 0xbfffed00
address and offset of tmp->bar= 0xbfffed00
address and offset of tmp->boo= 0xbfffed00
—————————————————————————————- 到此，我们对链表的实现机制有所了解，但在此止步的话，我们依然无法领略这风景背后的韵味。 尽管list.h是内核代码中的头文件，但我们可以把它移植到用户空间使用。且看下一讲，链表API之应用
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