linux内核哈希表实现中双指针的使用答案

【问题标题】：Use of double pointer in linux kernel Hash list implementationlinux内核哈希表实现中双指针的使用
【发布时间】：2010-06-17 02:51:21
【问题描述】：

我正在尝试了解链表和哈希表的 Linux 内核实现。实现的链接是here。我了解链表的实现。但是我对为什么在 hlist (**pprev) 中使用双指针有点困惑。 hlist 的链接是here。我知道 hlist 用于实现哈希表，因为列表的头部只需要一个指针并且它节省空间。为什么不能使用单指针来完成（就像链表一样 *prev ）？请帮帮我。

【问题讨论】：

标签： c linux linux-kernel

【解决方案1】：

原因可以在其中一个 cmets 中找到：

 547/*
 548 * Double linked lists with a single pointer list head.
 549 * Mostly useful for hash tables where the two pointer list head is
 550 * too wasteful.
 551 * You lose the ability to access the tail in O(1).
 552 */

如果你有 *prev 而不是 **pprev，并且因为我们试图节省内存，所以我们不在头部包含 *prev，那么我们的 hlist 实现如下所示：

struct hlist_head {
  struct hlist_node *first = null;
};

struct hlist_node {
  struct hlist_node *next;
  struct hlist_node *prev;
};

请注意prev 指针不能指向头部或head->first（与**pprev 不同）。这使 hlist 实现变得复杂，正如您在我们实现 hlist_add_before() 时所见：

void
hlist_init(struct hlist_head *head) {
  head->first = null;  
}

void
hlist_add_head(struct hlist_head *head, struct hlist_node *node) {
  struct hlist_node *next = head->first;

  head->first = node;
  node->next = next;
  node->prev = NULL;
  if (next) {
    next->prev = node;
  }
}

请注意，prev 在上述hlist_add_head() 的实现中没有任何可指点。所以，现在当你实现hlist_add_before() 时，它看起来像这样：

void
hlist_add_before(struct hlist_head *head,
                 struct hlist_node *node,
                 struct hlist_next *next) {
  hlist_node *prev = next->prev;

  node->next = next;
  node->prev = prev;
  next->prev = node;

  if (prev) {
    prev->next = node;
  } else {
    head->first = node;
  }
}

请注意，现在我们需要将head 也传递给hlist_add_before()，这需要额外的push 指令来将head 压入堆栈。此外，在实现中还有一个额外的条件检查，这进一步减慢了速度。

现在，尝试使用*prev 而不是**pprev 实现其他 hlist 操作，您会发现您的实现将比您在 linux 内核中看到的要慢。

【讨论】：

感谢您的回答。但我的疑问是为什么没有 *prev 并且有一个双向链表。使用它，您可以遍历两种方式。您可以在 O(1) 中添加和删除节点。两种情况使用的内存相同。我显然在这里遗漏了一些东西。你能指出我的错误吗？
我无法通过使用 hlist 获得性能提升。你能解释一下吗？

【解决方案2】：

列表有两种类型：普通列表头类型和哈希列表（hlist）。 “list_head”类型只有一个结构，即“struct list_head”。但是 hlist 有两个结构，“struct hlist_head”和“struct hlist_node”。因此对于 hlist，当试图指向前一个元素时，该元素可以是“hlist_head”或“hlist_node”类型。我们不能使用一种常见的指针类型来指向两种元素类型。（当然，我们可以使用void*，但它不是一个好的指针类型，需要在实际使用之前进行类型转换）所以解决方案是让“prev”指针指向一个常见的struct类型，即“struct hlist_node” *”。这种常见类型由 hlist_head 中的字段“first”和 hlist_node 中的字段“next”共享。因此“prev”指针变为“struct hlist_node **”，可以同时指向 hlist_head.first 和 hlist_node.next。

【讨论】：