操作系统内核经常需要维护数据结构。内核有标准的循环链表、双向链表的实现。在<Linux/list.h>文件中定义了一个list_head类型简单结构：

struct list_head {

   struct list_head *next, *prev;

};

通用链表的常用用途是将某一个数据结构本身串成链表，或将某些链表与一个数据结构联系起来，这两种情况实质上都是由结构list_head组成链表，只是list_head所“背负”的负载不一样。下面分别举例说明这两种用途。

以下示例说明了如何将某一个数据结构本身串成链表，并对链表进行操作，同时还说明list_head结构的实现与使用。

示例：将某一个数据结构本身串成链表。

（1）加入list_head结构成员。

假设有一个example_struct结构需连接成链表，因而在其结构里面加上list_head成员，就组成了结构链表，如下：

struct example_struct {

   struct list_head list;

   int priority; 

   ……//其他成员

};

在example_struct结构中的list成员，用来将example_struct结构串成链表。可理解为list_head“背负”的负载是example_struct结构。

（2）创建list_head结构。

使用前必须申请链表头并用 INIT_LIST_HEAD 宏来初始化链表头。可使用两种方法。

方法1：

struct list_head example_list;

INIT_LIST_HEAD(&example_list);

方法2：

LIST_HEAD(example_list);

其中，这两个宏在include/Linux/list.h中定义如下：

#define LIST_HEAD(name) \

     struct list_head name = LIST_HEAD_INIT(name)

#define INIT_LIST_HEAD(ptr) do { \

     (ptr)->next = (ptr); (ptr)->prev = (ptr); \

} while (0)

宏定义INIT_LIST_HEAD初始化了链表头，即向前、向后的指针都指向链表头。这样，就已初始化了一个example_list的链表头，以后就可以向链表中增加链表元素了。

（3）链表与用户结构连接。

list_entry宏将exmplelist链表与exmple_struct结构类型连接起来，其原理如图1.1所示。

图1.1  list_entry宏及struct list_head链表的关系图

下面这个代码行就是从examplelist链表中得到节点对应的example_struct结构指针，其中ptr是examplelist链表中的指针，如ptr = examplelist->next。

struct example_struct *node =

   list_entry(ptr, struct example_struct, list);

在上面代码行中的宏定义list_entry将一个 list_head结构指针映射回一个指向结构example_struct的指针，即得到list_head的宿主结构。下面分析这个宏定义列出如下（在include/Linux/list.h中）：

#define list_entry(ptr, type, member) \

     container_of(ptr, type, member)

list_entry的功能是得到链表中节点的结构，它的参数含义为：

ØØ  ptr是链表中的一个struct list_head结构元素指针。

ØØ  type是:  用户定义的结构类型，其中，包含struct list_head结构成员。

ØØ  member用户定义结构中的struct list_head结构成员名字。

在include/Linux/kernel.h中有container_of的定义，参数含义与list_entry中一致，container_of得到list的容器结构，即含有list成员的结构type。container_of的定义如下：

#define container_of(ptr, type, member) ({              \

　　　　//将链表中的元素ptr转换成结构type中成员member的类型

        const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr);  \

　　　　//__mptr减去member成员偏移地址正好是type结构地址

        (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})

在include/Linux/stddef.h中有宏offsetof的定义，列出如下：

#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER)

offsetof宏对于上述示例的展开及分析是：&((struct example_struct *)0)->list表示当结构example_struct正好在地址0上时其成员list的地址，即成员位移。

（4）遍历链表

下面使用list_entry 宏遍历链表得到链表指针，再从链表指针映射回对应结构example_struct的指针。然后，对其成员priority进行操作。函数example_add_entry的功能是给链表加入新的结构成员。

void example_add_entry(struct example_struct *new)

{

   struct list_head *ptr;

   struct example_struct *entry;

　　//遍历链表

   for (ptr = exmple_list.next; ptr != &exmple_list; ptr = ptr->next) {

       //映射回对应结构example_struct的指针

       entry = list_entry(ptr, struct todo_struct, list);

       if (entry->priority < new->priority) {

           list_add_tail(&new->list, ptr);

           return;

       }

   }

   list_add_tail(&new->list, &exmple_struct)

}

示例：2：将某些链表与一个数据结构联系起来。

函数new_inode为给定的超级块分配一个新的节点，并将新的节点加到链表inode_in_use和sb->s_inodes中，从而在形成了两个链表中链接了新的节点。一个是以inode_in_use为链表头的全局的节点链表；一个是超级块结构为链表头的节点链表。其中，超级块与节点链表连接如图1.2所示。

fs/inode.c

extern struct list_head inode_in_use;

struct inode *new_inode(struct super_block *sb)

{

     static unsigned long last_ino;

     struct inode * inode;

     spin_lock_prefetch(&inode_lock);

     inode = alloc_inode(sb);

     if (inode) {

         spin_lock(&inode_lock);

         inodes_stat.nr_inodes++;

　　　　　//将inode链表加到inode_in_use链表中

         list_add(&inode->i_list, &inode_in_use);

         list_add(&inode->i_sb_list, &sb->s_inodes);　//将inode加到超级块的节点链表中

         inode->i_ino = ++last_ino;

         inode->i_state = 0;

         spin_unlock(&inode_lock);

     }

     return inode;

图1.2  超级块与节点链表连接图

在include/Linux/list.h中还定义了下面操作链表的函数。

ØØ list_add(struct list_head *new, struct list_head *head)；这个函数在链表头后面添加新的元素入口——。如果通常是在链表的头部添加元素，就。这样，它可以用来建立栈。还但需要注意的是，head并不一定非得是链表的第一项，如果传递了一个恰巧位于链表中间某处的list_head结构，新入口会立即排在它的后面。因为Linux链表是循环的，链表头通常与其他入口没有本质区别。

ØØ list_add_tail(struct list_head *new, struct list_head *head)；在给定链表头的前面增加一个新的元素入口，即在链表的末尾添加。因此，可使用list_add_tail建立“先入先出”队列。

ØØ list_del(struct list_head *entry)；从链表中将给定的入口删除。

ØØ list_empty(struct list_head *head)；如果给定的链表是空的，就返回一个非零值。

ØØ list_splice(struct list_head *list, struct list_head *head)；这个函数通过在head的后面插入list来合并两个链表。