linux通用hash链表
与我昨天写的《linux通用链表》类似,主要分析linux提供的头文件代码(linux/list.h)。
一、结构定义及初始化
/* hash头节点定义 */ struct hlist_head { struct hlist_node *first; }; /* hash节点定义 */ struct hlist_node { struct hlist_node *next, **pprev; }; /* 头节点初始化 */ #define HLIST_HEAD_INIT { .first = NULL } #define HLIST_HEAD(name) struct hlist_head name = { .first = NULL } #define INIT_HLIST_HEAD(ptr) ((ptr)->first = NULL) /* hash节点初始化 */ #define INIT_HLIST_NODE(ptr) ((ptr)->next = NULL, (ptr)->pprev = NULL)
这里需要说明两个问题:
1. 头节点为什么只有一个指针成员,难道不能和hash节点同一定义?
2. hash节点中为什么用**pprev,而不和通用链表那样使用*prev?
hash链表的目的就是解决在大量数据下的查找问题。也就是说一般情况下hash桶会很大,头节点也就会很多。为了节省内存,设计人员就只使用一个指针,指向hash链的第一个节点。这样就导致头节点和hash链节点的数据结构不一致,有为了实现通用性就出现了二级指针**pprev,指向前一个节点的*next域。如何看出通用性的,请看下面是如何删除节点的。
二、删除节点
这里与通用链表的删除节点接口类似,LIST_POISON1和LIST_POISON2可以参考《linux通用链表》中介绍。
/* 从hash链中删除节点,不需要考虑是否为链中首节点。 * 如果将**pprev设计为*prev,由于头节点后hash链中节点数据结构不一致, * 那就要特殊处理链中首节点的prev,因为它指向的数据结构与其他节点 * prev指向的不一样。 */ static inline void __hlist_del(struct hlist_node *n) { struct hlist_node *next = n->next; struct hlist_node **pprev = n->pprev; *pprev = next; if (next) next->pprev = pprev; } static inline void hlist_del(struct hlist_node *n) { __hlist_del(n); n->next = LIST_POISON1; n->pprev = LIST_POISON2; } static inline void hlist_del_init(struct hlist_node *n) { if (n->pprev) { __hlist_del(n); //从hash链中删除节点 INIT_HLIST_NODE(n);//节点初始化 } }
三、添加节点
/* 添加到hash链的头部 */ static inline void hlist_add_head(struct hlist_node *n, struct hlist_head *h) { struct hlist_node *first = h->first; /* 将原来的first节点连接到n后面 */ n->next = first; if (first) first->pprev = &n->next; /* 再将n连接到头结点h */ h->first = n; n->pprev = &h->first; } /* 将n添加到next节点前面,但要保证next节点非空 */ static inline void hlist_add_before(struct hlist_node *n, struct hlist_node *next) { n->pprev = next->pprev; n->next = next; next->pprev = &n->next; *(n->pprev) = n; } /* 将next添加到n节点后面 */ static inline void hlist_add_after(struct hlist_node *n, struct hlist_node *next) { next->next = n->next; n->next = next; next->pprev = &n->next; /* next不是添加到hash链的尾部,则需要设置下一节点的pprev */ if(next->next) next->next->pprev = &next->next; }
四、hash链表遍历
与标准链表中遍历接口类似,有entry/safe之分。
先介绍一条语句{ n = pos->next; 1; }。它是复合语句,返回值为最后的一条语句1;。即该语句永远为真。在hlist_for_each函数中,如果pos为空则循环结束,如果pos不为空,那么pos->next可能为空,但该循环还不能结束,所以就使用{ n = pos->next; 1; }确保&&后面为真。
/* 返回hash链中的用户数据结构地址 */ #define hlist_entry(ptr, type, member) container_of(ptr,type,member) /* 与标准链表类似,该接口内不能添加/删除节点 */ #define hlist_for_each(pos, head) for (pos = (head)->first; pos; pos = pos->next) /* 该循环内可以添加删除节点 */ #define hlist_for_each_safe(pos, n, head) for (pos = (head)->first; pos && ({ n = pos->next; 1; }); pos = n) /* 在循环内,可访问用户定义的数据结构(带有entry关键字) */ #define hlist_for_each_entry(tpos, pos, head, member) for (pos = (head)->first; pos && ({ tpos = hlist_entry(pos, typeof(*tpos), member); 1;}); pos = pos->next) /* 从pos的下一个节点开始遍历 */ #define hlist_for_each_entry_continue(tpos, pos, member) for (pos = (pos)->next; pos && ({ tpos = hlist_entry(pos, typeof(*tpos), member); 1;}); pos = pos->next) /* 从pos节点开始遍历 */ #define hlist_for_each_entry_from(tpos, pos, member) for (; pos&& ({ tpos = hlist_entry(pos, typeof(*tpos), member); 1;}); pos = pos->next) /* 安全模式下遍历,n为循环时使用的临时变量,只能对pos操作 */ #define hlist_for_each_entry_safe(tpos, pos, n, head, member) for (pos = (head)->first; pos && ({ n = pos->next; 1; }) && ({ tpos = hlist_entry(pos, typeof(*tpos), member); 1;}); pos = n)
五、其他
/* 判断节点h是否在hash链表中。 很巧妙使用了pprev,该指针指向前一节点的next域 */ static inline int hlist_unhashed(const struct hlist_node *h) { return !h->pprev; } /* 判断hash链表是否为空 */ static inline int hlist_empty(const struct hlist_head *h) { return !h->first; }
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