C 侵入式數據結構

以前在網上了解到 Linux 內核開發時用的是侵入式（intrusive）數據結構，就想了解下。而後讀了這篇介紹 Linux 內核中用到的雙向鏈表實現的文章 。

看完那篇博客後，就想本身寫個小例子感覺下。

• 實現一個簡單的單向鏈表。
• 而後模擬一個遊戲的揹包實現。添加道具到揹包，而後遍歷揹包中的道具，最後銷燬道具。
• 我在 mingw 上測試的，如果在 Linux 上編譯不過去，能夠試試 -std 選項。

/**
 * 採用侵入式數據結構，實現一個簡單的單向鏈表。
 * gcc -o test test.c
 */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

//////////////////////////////////////////////////////////////
// 鏈表的實現 
struct list_head {
	struct list_head *next;
};

#define LIST_HEAD_INIT(name) { &(name) }
#define LIST_HEAD(name) \
	struct list_head name = LIST_HEAD_INIT(name)

static inline void 
INIT_LIST_HEAD(struct list_head *list) {
	list->next = list;
}

static inline void 
list_add(struct list_head *new, struct list_head *head) {
	new->next = head->next;
	head->next = new;
}

// 對外接口
// #define container_of(ptr, type, member) ({ const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr); (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );}) // 採用 typeof 編譯不過
#define list_entry(ptr, type, member) container_of(ptr, type, member)
#define list_for_each(pos, head) for (pos = (head)->next; pos != (head); pos = pos->next)
// 內部接口
#define container_of(ptr, type, member) ({ \
	const __auto_type __mptr = (ptr); \
	(type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})
#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER)
//////////////////////////////////////////////////////////////

// 遊戲中揹包的道具。
struct item_info {
	struct list_head list;
	int id;
};

static LIST_HEAD(items);

// 向背包中添加一個道具。
void 
additem(int id) {
	struct item_info *item = (struct item_info*)malloc(sizeof(struct item_info));
	INIT_LIST_HEAD(&item->list);

	item->id = id;
	list_add(&item->list, &items);
}

int 
main(int argc, char *argv[]) {
	int count = 0;

	additem(200);
	additem(300);
	additem(0);

	struct item_info *nouse_item = NULL;
	struct list_head *pos = NULL, *nouse = NULL;
	list_for_each(pos, &items) {
		if (nouse) { // 要在本循環銷燬上一個循環獲取的道具
			nouse_item = list_entry(nouse, struct item_info, list);
			printf("\nfree one item:%d\n", nouse_item->id);
			free(nouse_item);
		}

		count++;
		struct item_info *info = list_entry(pos, struct item_info, list);
		printf("id:%d ", info->id);

		nouse = pos;
	}
	if (nouse) {
		nouse_item = list_entry(nouse, struct item_info, list);
		printf("\nfree the last item:%d\n", nouse_item->id);
		free(nouse_item);
	}
	printf("total count:%d\n", count);

	return 0;
}

思考

• 侵入式鏈表中的節點並未包含具體的數據，又是如何獲取到數據的呢？
• offsetof 宏獲取的偏移值，是否是在編譯時就計算出來的呢，仍是容許時動態算出來的。

參考

• gcc typeof 與 __auto_type