[原]随想录（再谈链表）

winston

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    在软件开发中，我想链表是除了数组之外，用的最多的一种数据结构。但是，如何把链表结构和数据本身能够完美地融合在一起，这本身确是一件复杂的事情。但是linux kernel在这方面为我们做出了示范，让我们在充分地享受方便的同时，无需考虑链表的一些具体操作。那么，在linux kernel下面，链表是怎么做到的呢？我们可以自己编写一个代码示范一下，基本原理都是一样的，可能在实现方式上略有不同。


（1）定义链表的基本结构

1. typedef struct _LINK_NODE
2. {
3.         struct _LINK_NODE* prev;
4.         struct _LINK_NODE* next;
5. }LINK_NODE;

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（2）定义链表的基本操作

1. void link_init(struct _LINK_NODE* pNode)
2. {
3.         ASSERT(NULL != pNode);
5.         pNode->prev = NULL;
6.         pNode->next = NULL;
7. }
9. void link_add(struct _LINK_NODE* pNode, struct _LINK_NODE* head)
10. {
11.         ASSERT(NULL != pNode && NULL != head);
13.         pNode->next = head->next;
14.         pNode->prev = head;
15.         head->next = pNode;
16.         if(pNode->next)
17.                 pNode->next->prev = pNode;
18. }
20. void link_del(struct _LINK_NODE* pNode)
21. {
22.         ASSERT(NULL != pNode);
24.         pNode->prev->next = pNode->next;
25.         if(pNode->next)
26.                 pNode->next->prev = pNode->prev;
27. }

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    这里定义了链表的三个基本操作，即初始化、添加和删除。我们在这里设计的时候，为了说明方便，考虑的情况比较简单。这里编写的代码其实是有三个基本前提的：链表存在一个head节点，这个节点永远不删除；链表添加的数据都是放在head后面的；链表虽然是双向链表，但本身并不是循环链表。

（3）在数据中嵌套使用LINK_NODE

1. typedef struct _DATA_TYPE
2. {
3.         LINK_NODE head;
4.         int value;
5. }DATA_TYPE;

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    这里定义了一个简单的数据类型，即为DATA_TYPE。可是，我们记得前面定义的操作都是 关于 LINK_NODE的，那么我们如何才能利用LINK_NODE数据本身访问到DATA_TYPE数据本身呢？其实不难，转化一下数据即可。

（4）利用pNode访问pData
    现在假设存在这样的一个节点pNode，它的地址就是在DATA_TYPE中head的地址，那么怎么才能进行转化呢？我们看看下面的代码是怎么做的？大家也可以自己在编译器上试一试？

1. #define GET_DATA_ADDRESS(pNode, DATA, head) \
2.         (DATA*)((char*)(pNode) - (&((DATA*)(0))->head))

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    这是一个宏，如果需要实际运算的话，应该这么做。

1. DATA_TYPE* pData =  GET_DATA_ADDRESS(pNode, DATA_TYPE, head);

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     这中间其实存在一个技巧。那就是我们既然知道pNode的地址，那么只需要知道pNode和pData之间的偏移值就可以了。两者相减一下，获得值就是pData的数值，所以，这里可以利用(&((DATA*)(0))->head)获取这个偏移值，就是这么简单。

（5）利用pNode遍历pData
    因为这里的pNode是一个链表，所以利用pNode遍历pData就十分方便了。根据上面开发的思路，我们这里依然可以利用宏的方法实现pData和pNode之间的自动转换。

1. #define FOR_EACH_DATA(pNode, pData, DATA, head) \
2.         for(; \
3.             pNode && (pData = GET_DATA_ADDRESS(pNode, DATA, head));\
4.                 pNode = pNode->next)

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    使用的话依然十分简单，简单输入数据和数据结构类型即可，

1.         FOR_EACH_DATA(pNode, pData, DATA_TYPE, head)
2.         {
3.                 printf("pData->value = %d\n", pData->value);
4.         }

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（6）其他

    通常为了使用方便，链表还会引申出更多的功能，比如自定义head节点，添加list的统计函数，或者是修改添加的方式、删除的方式等等。这些功能朋友们自己根据需要可以独立完成。当然，如果大家的思维再发散一下，也可以把这种方法推广到二叉树、平衡二叉树或者是红黑树上面。总之一句话，链表是我们在编程中使用得最多地一种技巧方法，希望朋友们可以多多掌握。



作者：feixiaoxing 发表于2012-4-16 23:39:22 原文链接