RT-Thread 隐藏的宝藏之单链表

1. 链表与数组

链表，数组，先看看百度怎么说。

上面的说法太专业，用简单的话来讲就是：链表和数组都是用来存储数据的一种数据结构，各有利弊。
数组：线性数据结构，存放的数据的类型是一样的，而且他们在内存中的排布是有序排列的。因此数组的优势就是数据连续，随机访问速度快，定义好了就不好在改变大小.
单链表：由一个个节点(node)组成，每个节点都有指向下一个节点的指针。节点的连接方向是单向的，节点之间用指针连起来，所有结构体类型可以不一样，链表的大小也可以动态变化。但是不能随机访问数据，只能遍历。

举一个栗子：一个班的学生的信息要存储起来，用数组肯定不太方便，学生的属性很多如：

sturct stu{
char name[10];
uint8_t math;
uint8_t  physics;
float height;
}

这里就可以用链表把一个班的学生整整齐齐的放在一起，考试出成绩的时候，就可以遍历了。

在 RT-Thread 的内核中就使用到了链表，所以这些 API 我们都是可以直接使用的，而不需要自己再去造轮子。

2. 单链表怎么使用

struct rt_slist_node
{struct rt_slist_node *next;                         /**< point to next node. */
};
typedef struct rt_slist_node rt_slist_t;                /**< Type for single list. */

结构体只有指向下一个节点的指针。

初始化一个单链表

rt_slist_t list;
rt_slist_init(&list);

在单链表的末尾插入新的链表

rt_slist_t nlist1;
rt_slist_append(&list, &nlist1)

在节点 L 之后插入一个新的节点

rt_slist_t nlist2;
rt_slist_insert(&list, &nlist2)

获取链表的长度

unsigned int len = 0;
len = rt_slist_len(&list);

移除一个节点

rt_slist_t nlist3;
nlist3 = rt_slist_remove(&list,&nlist2);

获取第一个节点

rt_slist_t nlist4;
nlist4 = rt_slist_insert(&list);

获取下一个节点

rt_slist_t nlist5;
nlist5 = rt_slist_insert(&list);

判断单链表是否为空,为空返回 1

int res;
res = rt_slist_isempty(&list);

获取节点所在结构体的类型

rt_slist_entry(node(节点), struct (结构体), list(链表所在结构体成员中的名字))

遍历链表

rt_slist_for_each(node(节点)，head(头结点))

遍历链表中的结构体成员

rt_slist_for_each_entry(node(节点), struct (结构体), list(链表所在结构体成员中的名字))

3. 单链表的实现

初始化链表

rt_inline void rt_slist_init(rt_slist_t *l)
{l->next = RT_NULL;
}

指针指向下一个节点 RT_NULL

rt_slist_append

rt_inline void rt_slist_append(rt_slist_t *l, rt_slist_t *n)
{struct rt_slist_node *node;node = l;while (node->next) node = node->next;/* append the node to the tail */node->next = n;n->next = RT_NULL;
}

遍历到最后一个节点，然后把插入新的节点，新的节点的 next 指向 RT_NULL

插入一个新的节点

rt_inline void rt_slist_insert(rt_slist_t *l, rt_slist_t *n)
{n->next = l->next;l->next = n;
}

在 l 节点后面插入 n 节点

获取链表的长度

rt_inline unsigned int rt_slist_len(const rt_slist_t *l)
{unsigned int len = 0;const rt_slist_t *list = l->next;while (list != RT_NULL){list = list->next;len ++;}return len;
}

遍历节点求出链表的长度

移除一个节点

rt_inline rt_slist_t *rt_slist_remove(rt_slist_t *l, rt_slist_t *n)
{/* remove slist head */struct rt_slist_node *node = l;while (node->next && node->next != n) node = node->next;/* remove node */if (node->next != (rt_slist_t *)0) node->next = node->next->next;return l;
}

把 l 的 next 指向 n 的next

获取链表头

rt_inline rt_slist_t *rt_slist_first(rt_slist_t *l)
{return l->next;
}

找到 l 的 next

获取最后一个节点

rt_inline rt_slist_t *rt_slist_tail(rt_slist_t *l)
{while (l->next) l = l->next;return l;
}

遍历链表找到最后一个节点

获取下一个节点

rt_inline rt_slist_t *rt_slist_next(rt_slist_t *n)
{return n->next;
}

找到 n 的 next

判断链表是否为空

rt_inline int rt_slist_isempty(rt_slist_t *l)
{return l->next == RT_NULL;
}

直接判断 l -> next 是否为 RT_NULL

获取链表所在的结构体

#define rt_slist_entry(node, type, member) \rt_container_of(node, type, member)

这是一个宏

#define rt_container_of(ptr, type, member) \((type *)((char *)(ptr) - (unsigned long)(&((type *)0)->member)))

这个展开分析一下
(char *) (ptr) - (unsigned long)(&((type *)0)->member)
再分成两部分

(char *) (ptr): ptr 本来的类型是rt_slist_t * ,把 ptr 强转成 char*
(&((type *)0)->member): (type *)0)假设地址0处存放的是一个type类型的结构体变量，member 是 list 所在的位置，这样就知道了 member 在 type 的偏移量

这样就可以知道结构体的地址往前移动 member 在 type 的偏移量就得到了，type 的首地址
最后强转成 (type *), 这样就得到了结构体类型指针的首地址，这样就得到了节点所在的结构体

遍历链表

#define rt_slist_for_each(pos, head) \for (pos = (head)->next; pos != RT_NULL; pos = pos->next)

通过 next 不为空来遍历链表

遍历链表获取结构体

#define rt_slist_for_each_entry(pos, head, member) \for (pos = rt_slist_entry((head)->next, typeof(*pos), member); \&pos->member != (RT_NULL); \pos = rt_slist_entry(pos->member.next, typeof(*pos), member))

上面两个宏的结合。

4. 最后

作为一名合格的程序员一定要熟练的掌握链表。
如果上面的插入移除 API 没看明白的建议自己画个图，一下就明白了。