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大侠们讲讲链表把

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楼主
金鱼木鱼|  楼主 | 2011-1-21 11:05 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
大侠们讲讲链表把
沙发
6019赵文| | 2011-1-21 11:08 | 只看该作者
貌似得一个结构体里面又放置了另外一个指针

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板凳
nevsayno| | 2011-1-21 13:50 | 只看该作者
google一下大篇的资料

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地板
0中国芯0| | 2011-1-24 14:31 | 只看该作者
太模糊了问题

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maoyanketi| | 2011-1-25 12:47 | 只看该作者
玩转C链表
链表是C语言编程中常用的数据结构,比如我们要建一个整数链表,一般可能这么定义:

view sourceprint?1 struct int_node {  

2         int val;  

3         struct int_node *next;  

4 };

为了实现链表的插入、删除、遍历等功能,另外要再实现一系列函数,比如:

view sourceprint?01 void insert_node(struct int_node *head, struct int_node *current);  

02   

03 void delete_node(struct int_node *head, struct int_node *current);  

04   

05 void access_node(struct int_node *head)  

06 {  

07         struct int_node *node;  

08         for (node = head; node != NULL; node = node->next) {  

09                 // do something here  

10         }  

11 }

如果我们的代码里只有这么一个数据结构的话,这样做当然没有问题,但是当代码的规模足够大,需要管理很多种链表,难道需要为每一种链表都要实现一套插入、删除、遍历等功能函数吗?

熟悉C++的同学可能会说,我们可以用标准模板库啊,但是,我们这里谈的是C,在C语言里有没有比较好的方法呢?

Mr.Dave在他的博客里介绍了自己的实现,这个实现是个很好的方案,各位不妨可以参考一下。在本文中,我们把目光投向当今开源界最大的C项目--Linux Kernel,看看Linux内核如何解决这个问题。



Linux内核中一般使用双向链表,声明为struct list_head,这个结构体是在include/linux/types.h中定义的,链表的访问是以宏或者内联函数的形式在include/linux/list.h中定义。

view sourceprint?1 struct list_head {  

2     struct list_head *next, *prev;  

3 };

Linux内核为链表提供了一致的访问接口。

view sourceprint?1 void INIT_LIST_HEAD(struct list_head *list);  

2 void list_add(struct list_head *new, struct list_head *head);  

3 void list_add_tail(struct list_head *new, struct list_head *head);  

4 void list_del(struct list_head *entry);  

5 int list_empty(const struct list_head *head);

以上只是从Linux内核里摘选的几个常用接口,更多的定义请参考Linux内核源代码。



我们先通过一个简单的实作来对Linux内核如何处理链表建立一个感性的认识。

view sourceprint?01 #include <stdio.h>  

02 #include "list.h"  

03   

04 struct int_node {  

05         int val;  

06         struct list_head list;  

07 };  

08   

09 int main()  

10 {  

11         struct list_head head, *plist;  

12         struct int_node a, b;  

13   

14         a.val = 2;  

15         b.val = 3;  

16   

17         INIT_LIST_HEAD(&head);  

18         list_add(&a.list, &head);  

19         list_add(&b.list, &head);  

20   

21         list_for_each(plist, &head) {  

22                 struct int_node *node = list_entry(plist, struct int_node, list);  

23                 printf("val = %d\n", node->val);  

24         }  

25   

26         return 0;  

27 }

看完这个实作,是不是觉得在C代码里管理一个链表也很简单呢?



代码中包含的头文件list.h是我从Linux内核里抽取出来并做了一点修改的链表处理代码,现附在这里给大家参考,使用的时候只要把这个头文件包含到自己的工程里即可。

代码
#ifndef __C_LIST_H#define __C_LIST_Htypedef unsigned char     u8;typedef unsigned short    u16;typedef unsigned int      u32;typedef unsigned long     size_t;#define offsetof(TYPE, MEMBER)   ((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER)/** * container_of - cast a member of a structure out to the containing structure * @ptr:    the pointer to the member. * @type:    the type of the container struct this is embedded in. * @member:    the name of the member within the struct. * */#define container_of(ptr, type, member) (type *)((char *)ptr -offsetof(type,member))/* * These are non-NULL pointers that will result in page faults * under normal circumstances, used to verify that nobody uses * non-initialized list entries. */#define LIST_POISON1  ((void *) 0x00100100)#define LIST_POISON2  ((void *) 0x00200200)struct list_head {    struct list_head *next, *prev;};/** * 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) \    container_of(ptr, type, member)    #define LIST_HEAD_INIT(name) { &(name), &(name) }#define LIST_HEAD(name) \    struct list_head name = LIST_HEAD_INIT(name)static inline void INIT_LIST_HEAD(struct list_head *list){    list->next = list;    list->prev = list;}/** * 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)/** * list_for_each_r    -    iterate over a list reversely * @pos:    the &struct list_head to use as a loop counter. * @head:    the head for your list. */#define list_for_each_r(pos, head) \    for (pos = (head)->prev; pos != (head); pos = pos->prev)    /* * 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. * This is useful for implementing queues. */static inline void list_add_tail(struct list_head *new, struct list_head *head){    __list_add(new, head->prev, head);}/* * Delete a list entry by making the prev/next entries * point to each other. * * This is only for internal list manipulation where we know * the prev/next entries already! */static inline void __list_del(struct list_head * prev, struct list_head * next){    next->prev = prev;    prev->next = next;}/** * list_del - deletes entry from list. * @entry: the element to delete from the list. * Note: list_empty on entry does not return true after this, the entry is * in an undefined state. */static inline void list_del(struct list_head *entry){    __list_del(entry->prev, entry->next);    entry->next = LIST_POISON1;    entry->prev = LIST_POISON2;}/** * list_empty - tests whether a list is empty * @head: the list to test. */static inline int list_empty(const struct list_head *head){    return head->next == head;}static inline void __list_splice(struct list_head *list,                 struct list_head *head){    struct list_head *first = list->next;    struct list_head *last = list->prev;    struct list_head *at = head->next;    first->prev = head;    head->next = first;    last->next = at;    at->prev = last;}/** * list_splice - join two lists * @list: the new list to add. * @head: the place to add it in the first list. */static inline void list_splice(struct list_head *list, struct list_head *head){    if (!list_empty(list))        __list_splice(list, head);}#endif // __C_LIST_H

list_head通常是嵌在数据结构内使用,在上文的实作中我们还是以整数链表为例,int_node的定义如下:

view sourceprint?1 struct int_node {  

2         int val;  

3         struct list_head list;  

4 };

使用list_head组织的链表的结构如下图所示:



遍历链表是用宏list_for_each来完成。

view sourceprint?1 #define list_for_each(pos, head) \  

2     for (pos = (head)->next; prefetch(pos->next), pos != (head); \  

3             pos = pos->next)

在这里,pos和head均是struct list_head。在遍历的过程中如果需要访问节点,可以用list_entry来取得这个节点的基址。

view sourceprint?1 #define list_entry(ptr, type, member) \  

2     container_of(ptr, type, member)

我们来看看container_of是如何实现的。如下图所示,我们已经知道TYPE结构中MEMBER的地址,如果要得到这个结构体的地址,只需要知道MEMBER在结构体中的偏移量就可以了。如何得到这个偏移量地址呢?这里用到C语言的一个小技巧,我们不妨把结构体投影到地址为0的地方,那么成员的绝对地址就是偏移量。得到偏移量之后,再根据ptr指针指向的地址,就可以很容易的计算出结构体的地址。



list_entry就是通过上面的方法从ptr指针得到我们需要的type结构体。



Linux内核代码博大精深,陈莉君老师曾把它形容为“覆压三百余里,隔离天日”(摘自《阿房宫赋》),可见其内容之丰富、结构之庞杂。内核里有着众多重要的数据结构,具有相关性的数据结构之间很多都是用本文介绍的链表组织在一起,看来list_head结构虽小,作用可真不小。

Linux内核是个伟大的工程,其源代码里还有很多精妙之处,值得C/C++程序员认真去阅读,即使我们不去做内核相关的工作,阅读精彩的代码对程序员自我修养的提高也是大有裨益的。

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我爸是李刚| | 2011-2-11 23:00 | 只看该作者
楼上讲的够详细,学习了

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思行合一| | 2011-2-16 12:30 | 只看该作者
知道链表就是一个结构体里面放入两部分,一部分是DATA 一部分就是指向下一个结构体的指针

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8
思行合一| | 2011-2-16 12:30 | 只看该作者
知道链表就是一个结构体里面放入两部分,一部分是DATA 一部分就是指向下一个结构体的指针

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9
思行合一| | 2011-2-16 12:32 | 只看该作者
知道链表就是一个结构体里面放入两部分,一部分是DATA 一部分就是指向下一个结构体的指针

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10
杜_U_ME| | 2011-2-16 17:44 | 只看该作者
5楼的看着好乱呀,整理下就更好了

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11
yuyixuanta| | 2011-2-17 11:26 | 只看该作者
http://zh.wikipedia.org/zh/%E9%93%BE%E8%A1%A8
也可以直接去看算法导论之类的书籍。

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12
金鱼木鱼|  楼主 | 2011-2-20 20:24 | 只看该作者
谢谢各位的回答,我慢慢看

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13
思行合一| | 2011-3-10 20:49 | 只看该作者
最近正在研究循环链表

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3B1105| | 2011-3-11 22:04 | 只看该作者
链表主要是为了配合内存分配的

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bnyuli| | 2011-3-12 13:24 | 只看该作者
主要为了 内存的存在  其他的一点用都没有

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小云001| | 2011-3-13 22:19 | 只看该作者
五楼太详细了

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