hlist_head / hlist_node 设计浅析

Linux内核提供的数据结构里，除了常见的list，还有他的另一个孪生兄弟——

hlist

（由

struct hlist_head

和

struct hlist_node

构成）。

hlist

结构如下：

struct hlist_head {
struct hlist_node *first;
};

struct hlist_node {
struct hlist_node *next, **pprev;
};

就像

hlist

名字中h所预示的那样，他主要用于

hash_table

。在典型的

hash_table

，我们用链表处理散列冲突（colision）。此时，我们都是从数组的某一个位桶（slot）出发，沿着链表搜索，从而获取目标元素。

在这种情况下，很难想象会有这么一种需求——我们需要重新回到散列数组的位桶中，也就是说，我们不需要一个用于指向数组元素的指针。



这样，我们就省下了一个指针！或者说，省下了

n * sizeof(void *)

个字节（这里的

n

是散列数组的长度）。以Linux2.6.11中的

pid_hash[]

、32位系统为例，共有4张表，每张表2048个slot，省下了

22∗211∗25=218bits=215Bytes=32KB2^2 * 2^{11} * 2^5 = 2^{18} bits = 2^{15}Bytes = 32KB

但故事并没有就此结束，

hlist

还有个让人乍看之下颇为费解的地方——

hlist_node.pprev

。这里，他不是简单地使用

struct hlist_node *

指向前节点（previous node），而像是没事找事似的，是一个

struct hlist_node **

指针。至于答案，还是得到源代码中去搜寻一番。为了使文章不至于充斥过多的代码，这里仅仅以添加元素为例，讲讲个中缘由。

static inline void hlist_add_head(struct hlist_node *n,
struct hlist_head *h)
{
struct hlist_node *first = h->first;
n->next = first;
if (first)
first->pprev = &n->next;
h->first = n;
n->pprev = &h->first;
}

想象一下，当我们插入一个节点时，注意最后一个语句

n->pprev = &h->first

，这里，我们把

h->first

的地址赋给了待插入节点的

pprev

！这里就是最大的问题所在了。

hlist_node

组成一个双向链表，可是他们的头节点却叫

hlist_head

，这叫

hlist_node

如何用一个

struct hlist_node *

类型的指针去指向头节点呢？

退而求其次，

hlist_head

中有一个

first

域（field），用于执行整个链的第一个节点，而这个节点，逻辑上恰恰充当了head的

next

域。如此一来，当我们使用

struct hlist_node **pprev

指向前一个节点的

next

时（在第一个节点眼里，head也是他的前驱），在整个链表中（包括头节点），我们便取得了处理的一致性，便于节点的插入删除（这也是使用双向链表的原因）。

至于说

pprev

是指向前一个节点的next的指针，也可以在上面的函数中找到根据：

if (first)
first->pprev = &n->next;

这里，

first

不等于0，表示链表中已有元素，此时将旧的第一个元素（这里的

first

）的

pprev

指向新插入元素的

next

。