list 链表及list_add_tail 双向链表实现分析

前几天找实习的时候，一个面试官给我留了一个题，做一个链表demo，要求实现创建、插入、删除等操作。

链表是一种常见的数据结构，它是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。链表由一系列结点（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时动态生成。每个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。

我是用C++代码来写的。首先，定义一个linklist.h文件，该文件定义了链表的结点和链表支持的方法。如下所示：

[cpp] view
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//linklist.h：定义链表结点和方法。

#include <string>

using namespace std;

struct Info

{

string name; //姓名

int id; //学号

};

//链表定义

struct Node

{

Info val;

Node *next;

Node(Info x):val(x),next(NULL) {}

};

class LinkList

{

public:

//构造函数

LinkList();

//在链表头部插入结点

void InsertHead(Info val);

//插入结点

void Insert(Info val,int pos);

//删除结点

void Remove(Info val);

//得到链表长度

int Length();

//链表反序

void Reverse();

//查找结点位置

int Find(Info val);

//打印链表

void Print();

//析构函数

~LinkList();

private:

Node *head;

int length;

};

然后，定义一个linklist.cpp文件，是链表方法的实现。如下所示：

[cpp] view
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//linklist.cpp：链表方法的实现。

#include "stdafx.h"

#include <iostream>

#include "linklist.h"

using namespace std;

//构造函数

LinkList::LinkList()

{

head = NULL;

length = 0;

}

//析构函数

LinkList::~LinkList()

{

Node *temp;

for(int i=0;i<length;i++)

{

temp=head;

head=head->next;

delete temp;

}

}

//得到链表长度

int LinkList::Length()

{

return length;

}

//在链表头部插入结点

void LinkList::InsertHead(Info val)

{

Insert(val,0);

}

//插入结点

void LinkList::Insert(Info val,int pos)

{

if(pos<0)

{

cout<<"pos must be greater than zero"<<endl;

return;

}

int index = 1;

Node *temp = head;

Node *node = new Node(val);

if(pos == 0)

{

node->next = temp;

head = node;

length++;

return;

}

while(temp!=NULL && index<pos)

{

temp=temp->next;

index++;

}

if(temp == NULL)

{

cout<<"Insert failed"<<endl;

return;

}

node->next = temp->next;

temp->next = node;

length++;

}

//删除结点

void LinkList::Remove(Info val)

{

int pos = Find(val);

if(pos == -1)

{

cout<<"Delete failed"<<endl;

return;

}

if(pos == 1)

{

head = head->next;

length--;

return;

}

int index = 2;

Node *temp = head;

while(index < pos)

temp = temp->next;

temp->next = temp->next->next;

length--;

}

//查找结点位置

int LinkList::Find(Info val)

{

Node *temp = head;

int index = 1;

while(temp!=NULL)

{

if(temp->val.name == val.name && temp->val.id == val.id)

return index;

temp = temp->next;

index ++;

}

return -1; //不存在返回-1

}

//链表反序

void LinkList::Reverse()

{

if(head==NULL)

return;

Node *curNode=head,*nextNode=head->next,*temp;

while(nextNode!=NULL)

{

temp=nextNode->next;

nextNode->next=curNode;

curNode=nextNode;

nextNode=temp;

}

head->next=NULL;

head=curNode;

}

//打印链表

void LinkList::Print()

{

if(head == NULL)

{

cout<<"LinkList is empty"<<endl;

return;

}

Node *temp = head;

while(temp!=NULL)

{

cout<<temp->val.name<<","<<temp->val.id<<endl;

temp=temp->next;

}

cout<<endl;

}

最后，定义一个main.cpp，用来测试链表功能，如下所示：

[cpp] view
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// main.cpp : 测试链表功能。

#include "stdafx.h"

#include <iostream>

#include <string>

#include "linklist.h"

using namespace std;

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

LinkList head;

Info val1,val2,val3,val4;

val1.id =1,val1.name="Kevin",val2.id=2,val2.name="Cathy",val3.id=3,val3.name="Lucy",val4.id=4,val4.name="Gravin";

//测试插入功能

cout<<"Insert test:"<<endl;

head.InsertHead(val1);

head.Print();

head.Insert(val2,1);

head.Print();

head.Insert(val3,4);

head.Print();

head.InsertHead(val3);

head.Insert(val4,2);

head.Print();

//测试反序功能

cout<<"reverse test:"<<endl;

head.Reverse();

cout<<"reversed linklist is:"<<endl;

head.Print();

//测试删除功能

cout<<"remove test:"<<endl;

cout<<"the length of linklist is:"<<endl;

cout<<head.Length()<<endl;

head.Remove(val4);

head.Print();

cout<<"the length of linklist is:"<<endl;

cout<<head.Length()<<endl;

head.Remove(val4);

head.Print();

return 0;

}

测试结果如下图：



转自http://www.xuebuyuan.com/1389026.html

在看内核v4l2示例代码driver/media/video/vivi.c时
，看到list_add_tail()函数，现在对其进行分析：

[cpp] view
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<span style="font-size:24px;">struct list_head {

struct list_head *next, *prev;

};

list_add_tail(&buf->vb.queue, &vid->active);

/**

* 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 <span style="color:#3333ff;">__inline__</span> void list_add_tail(struct list_head *_new, struct list_head *head)

{

<span style="color:#3333ff;">__list_add(_new, head->prev, head);</span>

}

/*

* 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)

{

<span style="color:#3333ff;"> next->prev = _new;

_new->next = next;

_new->prev = prev;

prev->next = _new;</span>

}

</span>

很多地方说：这个函数完成的功能就是添加一个新的结点在head的左边，其实不然，它是从右向左在head->priv和head两个节点之间插入_new。

假设刚开始建立链表，只有struct list_head *head，

那么前两句话有用：将next->prev = _new;

_new->next = next;

这就是将new节点添加到head 节点的左边，那么接 下来两句没用： _new->prev = prev; prev->next = _new;

如果head左边已近有了其他节点，那么调用list_add_tail（）函数后，前边两句的功能一样，都是把新的节点添加在head左边，而后两句就是把新节点添加在原来head之前节点(head->priv)右边，这样就串起来了。

那list_add就反过来，把新的节点添加在head和head之后的节点(head->next)之间；

关于list_add和list_add_tail建立栈和FIFO：

list_add和list_add_tail都是在head两边插入新的节点，所以list_add先插入的节点向右移，head->next是最后插入的节点，list_add_tail先插入的节点向左移，head->next是最先插入的节点；

遍历链表都是从head开始向下，所以用list_add建立的链表先访问的是最后插入的节点，类似于栈；list_add_tail建立的链表先访问的是最先插入的节地点，类似于FIFO。