linux内核中链表代码分析---list.h头文件分析（二）【转】

2022-02-22 04:33:20

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  1. linux内核中链表代码分析---list.h头文件分析（二）
  2. 16年2月28日16:59:55
  3. 分析完container_of()宏以后，继续分析list.h文件：
  4. （1）list_entry
  5. 它就是一个container_of宏，都是得到ptr所指地址的这个结构体的首地址
  6. #define list_entry(ptr, type, member) \
  7. container_of(ptr, type, member)
  8. （2） list_first_entry
  9. #define list_first_entry(ptr, type, member) \
  10. list_entry((ptr)->next, type, member)
  11. 这里的ptr是一个链表的头节点,这个宏就是取得这个链表第一元素的所指结构体的首地址。
  12. （3） list_for_each
  13. #define list_for_each(pos, head) \
  14. for (pos = (head)->next; pos != (head); pos = pos->next)
  15. 它实际上就是一个for循环，从头到尾遍历链表，但是看代码发现，遍历链表需要一个head参数即可，这个pos参数好像没什么用啊。。。
  16. 然后就在内核中grep了一番，稍微总结出来一点：
  17. 这是一个for循环，我们通过这个for循环总得做点什么事情吧，以下面这个为例，
  18. 源文件在/driver/input/serio/hil_mlc.c中：
  19. static LIST_HEAD(hil_mlcs);
  20. static void hil_mlcs_process(unsigned long unused)
  21. {
  22. struct list_head *tmp;
  23. read_lock(&hil_mlcs_lock);
  24. list_for_each(tmp, &hil_mlcs) {
  25. struct hil_mlc *mlc = list_entry(tmp, hil_mlc, list);
  26. ....
  27. }
  28. 可以看到，它通过这个list_for_each函数，将hil_mlcs链表中的每一个成员地址一一赋给了tmp变量，这样，在后面的语句中，就可以通过list_entry这个宏根据tmp变量和list链表头来找到包含他们的整个结构体hil_mlc的首地址，然后就可以对这个结构体里面其他的成员变量进行操作了～～～
  29. 这一块涉及到linux中，比如对于每一个子设备，都建立一个结构体，然后将这些子设备通过一个链表链接起来，操作的时候需要遍历链表中的每一项进行操作，所以就是这个函数存在的意义。
  30. 后面那个 __list_for_each和list_for_each相同，以前这两个函数是不同的，它有一个prefetch预取的操作，我们不再考虑。
  31. （4）list_for_each_prev
  32. #define list_for_each_prev(pos, head) \
  33. for (pos = (head)->prev; pos != (head); pos = pos->prev)
  34. 与list_for_each相似，只是它是从尾到头遍历链表，将链表中的每一项都取出来操作。
  35. （5）list_for_each_safe
  36. #define list_for_each_safe(pos, n, head) \
  37. for (pos = (head)->next, n = pos->next; pos != (head); \
  38. pos = n, n = pos->next)
  39. 这个实际上就是一个for循环,从头到尾遍历链表。这里使用了n来记录pos的下一个,这样处理完一 个流程之后再赋给pos,避免了删除pos结点造成的问题。这个函数是 专门为删除结点是准备的。
  40. 注:list_for_each(pos, head)和list_for_each_safe(pos, n, head)都是从头至尾遍历链表的,但是对于前者 来说当操作中没有删除结点的时候使用,但是如果操作中有删除结点的操作的时候就使用后者,对于后面带safe的一般都是这个目的。
  41. （6） list_for_each_prev_safe
  42. #define list_for_each_prev_safe(pos, n, head) \
  43. for (pos = (head)->prev, n = pos->prev; \
  44. pos != (head); \
  45. pos = n, n = pos->prev)
  46. 同理，这个函数与 list_for_each_prev相似。
  47. /* 注意上面的几个函数，他们的行参里面有pos与下面函数行参里面的pos不同，上面函数的操作都是pos = (head)->next等等的操作，所以pos是list_head类型的，下面函数的操作是pos = list_entry()等等的操作，所以他们是list_head结构体所嵌入的结构体的指针形式的，我们称之为宿主结构体。 */
  48. （7） list_for_each_entry
  49. #define list_for_each_entry(pos, head, member)                \
  50. for (pos = list_entry((head)->next, typeof(*pos), member);    \
  51. &pos->member != (head);     \
  52. pos = list_entry(pos->member.next, typeof(*pos), member))
  53. 第一个参数为传入的遍历指针,指向宿主数据结构,第二个参数为链表头,为list_head结构,第三 个参数为list_head结构在宿主结构中的成员名。
  54. 这个函数是根据member成员遍历head链表（member成员一般都嵌入在宿主结构体中）,并且将每个结构体的首地址赋值给pos,这样的话,我们就 可以在循环体里面通过pos来访问该宿主结构体变量的其他成员了。 下面用最近分析的V4L2里面的一段代码来举例说明，代码位于v4l2-device.c中：
  55. int v4l2_device_register_subdev_nodes(struct v4l2_device *v4l2_dev)
  56. {
  57. struct video_device *vdev;
  58. struct v4l2_subdev *sd;
  59. list_for_each_entry(sd, &v4l2_dev->subdevs, list) {
  60. if (!(sd->flags & V4L2_SUBDEV_FL_HAS_DEVNODE))
  61. continue;
  62. 。。。。
  63. }
  64. 可以分析出来， v4l2_device结构体里面含有这个
    subdevs链表头，sd是指向v4l2_subdev结构体的指针，list是一个list_head结构，在之前的代码中，肯定有操作已经将各个子设备结构体v4l2_subdev全部链接进
    v4l2_device结构体里面的 subdevs链表里面，这时候需要做的就是从这个v4l2_device结构体里面的
    subdevs链表里一一取出各个子设备结构体v4l2_subdev，然后操作它的各个成员变量。上述代码就是完成这个工作。
  65. （8） list_for_each_entry_reverse
  66. #define list_for_each_entry_reverse(pos, head, member)            \
  67. for (pos = list_entry((head)->prev, typeof(*pos), member);    \
  68. &pos->member != (head);     \
  69. pos = list_entry(pos->member.prev, typeof(*pos), member))
  70. 与上面那个函数类似，反向遍历链表。
  71. （9） list_prepare_entry
  72. #define list_prepare_entry(pos, head, member) \
  73. ((pos) ? : list_entry(head, typeof(*pos), member))
  74. 第一个参数为传入的遍历指针,指向宿主数据结构,第二个参数为链表头,为list_head结构,第三 个参数为list_head结构在宿主结构中的成员名。
  75. 这个函数的功能就是如果pos非空,那么pos的值就为其本身,如果pos为空,那么就从链表头强制扩展一
  76. 个虚pos指针,这个宏定义是为了在list_for_each_entry_continue()中使用做准备的。
  77. （10）list_for_each_entry_continue
  78. #define list_for_each_entry_continue(pos, head, member)         \
  79. for (pos = list_entry(pos->member.next, typeof(*pos), member);    \
  80. &pos->member != (head);    \
  81. pos = list_entry(pos->member.next, typeof(*pos), member))
  82. 这个函数与list_for_each_entry很相似，但是肯定是不同的，它是从pos所在的宿主结构体的下一个开始遍历链表，并不是从链表的头部开始遍历，从它的名字可以看出来。主要的区别就是我标红的位置。
  83. （11）list_for_each_entry_continue_reverse
  84. #define list_for_each_entry_continue_reverse(pos, head, member)        \
  85. for (pos = list_entry(pos->member.prev, typeof(*pos), member);    \
  86. &pos->member != (head);    \
  87. pos = list_entry(pos->member.prev, typeof(*pos), member))
  88. 与上一个函数类似，从pos位于的宿主结构体的上一个开始反向变量链表。
  89. （12）list_for_each_entry_from
  90. #define list_for_each_entry_from(pos, head, member)             \
  91. for (; &pos->member != (head);    \
  92. pos = list_entry(pos->member.next, typeof(*pos), member))
  93. 从当前pos所位于的宿主结构体开始遍历链表。
  94. （13）后面的几个函数带safe的函数，他们与上面讲的函数都很相似，只是保存了pos的下一个宿主结构体，这些函数是专门为删除结点是准备的。就不分析他们了。
  95. 至此，对于普通链表的操作我们就分析完了，这个list.h中后面的代码主要是为了哈西表设计的，就暂时先不分析，等到学了哈西表再分析他们^o^~
  1. linux内核中链表代码分析---list.h头文件分析（二）
  2. 16年2月28日16:59:55
  3. 分析完container_of()宏以后，继续分析list.h文件：
  4. （1）list_entry
  5. 它就是一个container_of宏，都是得到ptr所指地址的这个结构体的首地址
  6. #define list_entry(ptr, type, member) \
  7. container_of(ptr, type, member)
  8. （2） list_first_entry
  9. #define list_first_entry(ptr, type, member) \
  10. list_entry((ptr)->next, type, member)
  11. 这里的ptr是一个链表的头节点,这个宏就是取得这个链表第一元素的所指结构体的首地址。
  12. （3） list_for_each
  13. #define list_for_each(pos, head) \
  14. for (pos = (head)->next; pos != (head); pos = pos->next)
  15. 它实际上就是一个for循环，从头到尾遍历链表，但是看代码发现，遍历链表需要一个head参数即可，这个pos参数好像没什么用啊。。。
  16. 然后就在内核中grep了一番，稍微总结出来一点：
  17. 这是一个for循环，我们通过这个for循环总得做点什么事情吧，以下面这个为例，
  18. 源文件在/driver/input/serio/hil_mlc.c中：
  19. static LIST_HEAD(hil_mlcs);
  20. static void hil_mlcs_process(unsigned long unused)
  21. {
  22. struct list_head *tmp;
  23. read_lock(&hil_mlcs_lock);
  24. list_for_each(tmp, &hil_mlcs) {
  25. struct hil_mlc *mlc = list_entry(tmp, hil_mlc, list);
  26. ....
  27. }
  28. 可以看到，它通过这个list_for_each函数，将hil_mlcs链表中的每一个成员地址一一赋给了tmp变量，这样，在后面的语句中，就可以通过list_entry这个宏根据tmp变量和list链表头来找到包含他们的整个结构体hil_mlc的首地址，然后就可以对这个结构体里面其他的成员变量进行操作了～～～
  29. 这一块涉及到linux中，比如对于每一个子设备，都建立一个结构体，然后将这些子设备通过一个链表链接起来，操作的时候需要遍历链表中的每一项进行操作，所以就是这个函数存在的意义。
  30. 后面那个 __list_for_each和list_for_each相同，以前这两个函数是不同的，它有一个prefetch预取的操作，我们不再考虑。
  31. （4）list_for_each_prev
  32. #define list_for_each_prev(pos, head) \
  33. for (pos = (head)->prev; pos != (head); pos = pos->prev)
  34. 与list_for_each相似，只是它是从尾到头遍历链表，将链表中的每一项都取出来操作。
  35. （5）list_for_each_safe
  36. #define list_for_each_safe(pos, n, head) \
  37. for (pos = (head)->next, n = pos->next; pos != (head); \
  38. pos = n, n = pos->next)
  39. 这个实际上就是一个for循环,从头到尾遍历链表。这里使用了n来记录pos的下一个,这样处理完一 个流程之后再赋给pos,避免了删除pos结点造成的问题。这个函数是 专门为删除结点是准备的。
  40. 注:list_for_each(pos, head)和list_for_each_safe(pos, n, head)都是从头至尾遍历链表的,但是对于前者 来说当操作中没有删除结点的时候使用,但是如果操作中有删除结点的操作的时候就使用后者,对于后面带safe的一般都是这个目的。
  41. （6） list_for_each_prev_safe
  42. #define list_for_each_prev_safe(pos, n, head) \
  43. for (pos = (head)->prev, n = pos->prev; \
  44. pos != (head); \
  45. pos = n, n = pos->prev)
  46. 同理，这个函数与 list_for_each_prev相似。
  47. /* 注意上面的几个函数，他们的行参里面有pos与下面函数行参里面的pos不同，上面函数的操作都是pos = (head)->next等等的操作，所以pos是list_head类型的，下面函数的操作是pos = list_entry()等等的操作，所以他们是list_head结构体所嵌入的结构体的指针形式的，我们称之为宿主结构体。 */
  48. （7） list_for_each_entry
  49. #define list_for_each_entry(pos, head, member)                \
  50. for (pos = list_entry((head)->next, typeof(*pos), member);    \
  51. &pos->member != (head);     \
  52. pos = list_entry(pos->member.next, typeof(*pos), member))
  53. 第一个参数为传入的遍历指针,指向宿主数据结构,第二个参数为链表头,为list_head结构,第三 个参数为list_head结构在宿主结构中的成员名。
  54. 这个函数是根据member成员遍历head链表（member成员一般都嵌入在宿主结构体中）,并且将每个结构体的首地址赋值给pos,这样的话,我们就 可以在循环体里面通过pos来访问该宿主结构体变量的其他成员了。 下面用最近分析的V4L2里面的一段代码来举例说明，代码位于v4l2-device.c中：
  55. int v4l2_device_register_subdev_nodes(struct v4l2_device *v4l2_dev)
  56. {
  57. struct video_device *vdev;
  58. struct v4l2_subdev *sd;
  59. list_for_each_entry(sd, &v4l2_dev->subdevs, list) {
  60. if (!(sd->flags & V4L2_SUBDEV_FL_HAS_DEVNODE))
  61. continue;
  62. 。。。。
  63. }
  64. 可以分析出来， v4l2_device结构体里面含有这个
    subdevs链表头，sd是指向v4l2_subdev结构体的指针，list是一个list_head结构，在之前的代码中，肯定有操作已经将各个子设备结构体v4l2_subdev全部链接进
    v4l2_device结构体里面的 subdevs链表里面，这时候需要做的就是从这个v4l2_device结构体里面的
    subdevs链表里一一取出各个子设备结构体v4l2_subdev，然后操作它的各个成员变量。上述代码就是完成这个工作。
  65. （8） list_for_each_entry_reverse
  66. #define list_for_each_entry_reverse(pos, head, member)            \
  67. for (pos = list_entry((head)->prev, typeof(*pos), member);    \
  68. &pos->member != (head);     \
  69. pos = list_entry(pos->member.prev, typeof(*pos), member))
  70. 与上面那个函数类似，反向遍历链表。
  71. （9） list_prepare_entry
  72. #define list_prepare_entry(pos, head, member) \
  73. ((pos) ? : list_entry(head, typeof(*pos), member))
  74. 第一个参数为传入的遍历指针,指向宿主数据结构,第二个参数为链表头,为list_head结构,第三 个参数为list_head结构在宿主结构中的成员名。
  75. 这个函数的功能就是如果pos非空,那么pos的值就为其本身,如果pos为空,那么就从链表头强制扩展一
  76. 个虚pos指针,这个宏定义是为了在list_for_each_entry_continue()中使用做准备的。
  77. （10）list_for_each_entry_continue
  78. #define list_for_each_entry_continue(pos, head, member)         \
  79. for (pos = list_entry(pos->member.next, typeof(*pos), member);    \
  80. &pos->member != (head);    \
  81. pos = list_entry(pos->member.next, typeof(*pos), member))
  82. 这个函数与list_for_each_entry很相似，但是肯定是不同的，它是从pos所在的宿主结构体的下一个开始遍历链表，并不是从链表的头部开始遍历，从它的名字可以看出来。主要的区别就是我标红的位置。
  83. （11）list_for_each_entry_continue_reverse
  84. #define list_for_each_entry_continue_reverse(pos, head, member)        \
  85. for (pos = list_entry(pos->member.prev, typeof(*pos), member);    \
  86. &pos->member != (head);    \
  87. pos = list_entry(pos->member.prev, typeof(*pos), member))
  88. 与上一个函数类似，从pos位于的宿主结构体的上一个开始反向变量链表。
  89. （12）list_for_each_entry_from
  90. #define list_for_each_entry_from(pos, head, member)             \
  91. for (; &pos->member != (head);    \
  92. pos = list_entry(pos->member.next, typeof(*pos), member))
  93. 从当前pos所位于的宿主结构体开始遍历链表。
  94. （13）后面的几个函数带safe的函数，他们与上面讲的函数都很相似，只是保存了pos的下一个宿主结构体，这些函数是专门为删除结点是准备的。就不分析他们了。
  95. 至此，对于普通链表的操作我们就分析完了，这个list.h中后面的代码主要是为了哈西表设计的，就暂时先不分析，等到学了哈西表再分析他们^o^~
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