Linux 上的内置链表

1 简介

在 Linux 的 <sys/queue.h>中定义一系列操作不同链表的宏函数。如:

       LIST_ENTRY(TYPE);
       LIST_HEAD(HEADNAME, TYPE);
       LIST_INIT(LIST_HEAD *head);
       LIST_INSERT_AFTER(LIST_ENTRY *listelm,
                       TYPE *elm, LIST_ENTRY NAME);
       LIST_INSERT_HEAD(LIST_HEAD *head,
                       TYPE *elm, LIST_ENTRY NAME);
       LIST_REMOVE(TYPE *elm, LIST_ENTRY NAME);

       TAILQ_ENTRY(TYPE);
       TAILQ_HEAD(HEADNAME, TYPE);
       TAILQ_INIT(TAILQ_HEAD *head);
       TAILQ_INSERT_AFTER(TAILQ_HEAD *head, TYPE *listelm,
                       TYPE *elm, TAILQ_ENTRY NAME);
       TAILQ_INSERT_HEAD(TAILQ_HEAD *head,
                       TYPE *elm, TAILQ_ENTRY NAME);
       TAILQ_INSERT_TAIL(TAILQ_HEAD *head,
                       TYPE *elm, TAILQ_ENTRY NAME);
       TAILQ_REMOVE(TAILQ_HEAD *head, TYPE *elm, TAILQ_ENTRY NAME);

       CIRCLEQ_ENTRY(TYPE);
       CIRCLEQ_HEAD(HEADNAME, TYPE);
       CIRCLEQ_INIT(CIRCLEQ_HEAD *head);
       CIRCLEQ_INSERT_AFTER(CIRCLEQ_HEAD *head, TYPE *listelm,
                       TYPE *elm, CIRCLEQ_ENTRY NAME);
       CIRCLEQ_INSERT_BEFORE(CIRCLEQ_HEAD *head, TYPE *listelm,
                       TYPE *elm, CIRCLEQ_ENTRY NAME);
       CIRCLEQ_INSERT_HEAD(CIRCLEQ_HEAD *head,
                       TYPE *elm, CIRCLEQ_ENTRY NAME);
       CIRCLEQ_INSERT_TAIL(CIRCLEQ_HEAD *head,
                       TYPE *elm, CIRCLEQ_ENTRY NAME);
       CIRCLEQ_REMOVE(CIRCLEQ_HEAD *head,
                       TYPE *elm, CIRCLEQ_ENTRY NAME);

用来实现 list,tail queue、circular queue 三种链表。
这三种链表分别为:
list:是一个双向链表,头结点中只包含指向链表头元素的指针,实体元素包含了两个指正(其中一个是指向当前元素的下一元素,另一个是指向当前元素前一个元素的(指向下一个元素的指针)的指针)。
tail queue:是在 list 的基础上,其头节点钟包含了两个指针,一个指向最后一个元素的前一个元素的(指向下一个元素指针)的指针。
circular:是一个环形链表,其实体元素中包含两个指针,一个指向前一个元素,一个指向后一个元素。头节点中也是连个指正,一个指向头元素一个指向最后一个元素。

Tail queue
list
circular queue

2 特征

三种链表结构均有如下功能特征:

  • 在链表头部插入一个新节点;
  • 在任意元素之后插入一个新节点;
  • 可以移除链表中任一节点;
  • 可以顺序遍历链表
tail queue

以上三点对于 list 来说都是成立的,然而对于 Tail queue 增加了如下功能:

  • 能够直接在链表末尾增加节点;
  • 能够逆向遍历链表。

然而,Tail queue 的操作需要注意如下要点:

  1. 所有的插入与删除都必须指定链表头;
  2. 每个节点的实体元素都包含了两个指针;
  3. 相对于 list 代码量增加了 15%,速度慢了 20%。
circular queue

circular queue 增加了如下功能:

  • 能够在链表末尾增加节点;
  • 能够在任意元素之前增加节点;
  • 能够逆向遍历链表

然而, circular queue 的操作需要注意如下要点:

  1. 所有的插入与删除操作都需要指明链表头;
  2. 每个节点的实体元素包含两个指正;
  3. 遍历的中止条件更为复杂;
  4. 相比于 list 代码量增加 40%,速度慢了 45%。

注意:prev 成员的指向当前节点前一个节点的指向下一个元素的指针的地址。可以通过此地址强制类型转换 (struct listhead*),从而得到上一个节点的两个指针。

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