鸿蒙内核源码分析：双向循环链表篇

作者| 深入研究鸿蒙，鸿蒙内核发烧友

出品 | CSDN（ID：CSDNnews）

为何鸿蒙内核源码分析系列开篇就说 LOS_DL_LIST？

因为它在鸿蒙 LOS 内核中无处不在，可以说在整个内核占了极大的比重，基本通过它把所有的结构体像胶水一样粘在一起，豪不夸张的说理解LOS_DL_LIST及相关函数 是读懂鸿蒙内核的关键。前后指针就像人的两只左右手一样灵活的指挥着系统精准的运行，越是深入分析内核源码，越是能体会在内核开发者对LOS_DL_LIST的非凡的驾驭能力，笔者仿佛看到了无数双手前后相连，拉起了无数个双向循环链表，把指针妙处运用到了极致，这也许就是编程的艺术吧！

致敬鸿蒙内核开发者，鸿蒙内核源码可以作为大学操作系统，数据结构两门课的教学项目。

/**

 * @ingroup los_list

 * Structure of a node in a doubly linked list.

*/

typedefstructLOS_DL_LIST {

structLOS_DL_LIST *pstPrev;/**

structLOS_DL_LIST *pstNext;/**

} LOS_DL_LIST;

LITE_OS_SEC_ALW_INLINE STATIC INLINE VOID LOS_ListInit(LOS_DL_LIST *list){

list->pstNext = list;

list->pstPrev = list;

}

真的是无处不在吗？答：是真的，看看使用它的源码吧，无处不在。

基本概念

双向链表是指含有往前和往后两个方向的链表，即每个结点中除存放下一个节点指针外，还增加一个指向其前一个节点的指针。其头指针head是唯一确定的。

从双向链表中的任意一个结点开始，都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点，这种数据结构形式使得双向链表在查找时更加方便，特别是大量数据的遍历。由于双向链表具有对称性，能方便地完成各种插入、删除等操作，但需要注意前后方向的操作。

功能接口

Huawei LiteOS系统中的双向链表模块为用户提供下面几个接口。

鸿蒙使用了双向循环链表来实现结构体数据结构之间的关联，支持单个节点的头尾插入，更精妙的是链表中支持插入另一个链表，将两个循环链表合成一个大循环链表，实现极为巧妙和简单。详见代码

//双向链表初始化

LITE_OS_SEC_ALW_INLINE STATIC INLINE VOID LOS_ListInit(LOS_DL_LIST *list)

{

list->pstNext = list; // 前后指针都指向自己

list->pstPrev = list;

}

//链表判空，检查前后指针是否指向自己

LITE_OS_SEC_ALW_INLINE STATIC INLINE BOOL LOS_ListEmpty(LOS_DL_LIST *list)

{

return (BOOL)(list->pstNext == list);

}

//从链表中删除节点

LITE_OS_SEC_ALW_INLINE STATIC INLINE VOID LOS_ListDelete(LOS_DL_LIST *node)

{

node->pstNext->pstPrev = node->pstPrev;

node->pstPrev->pstNext = node->pstNext;

node->pstNext = NULL;

node->pstPrev = NULL;

}

//指针互换，具体向双向循环链表中插入节点

LITE_OS_SEC_ALW_INLINE STATIC INLINE VOID LOS_ListAdd(LOS_DL_LIST *list, LOS_DL_LIST *node)

{

node->pstNext = list->pstNext;

node->pstPrev = list;

list->pstNext->pstPrev = node;

list->pstNext = node;

}

// 两个循环链表合成一个大循环列表

LITE_OS_SEC_ALW_INLINE STATIC INLINE VOID LOS_ListAddList(LOS_DL_LIST *oldList, LOS_DL_LIST *newList)

{// 先用临时指针记录头尾位置

LOS_DL_LIST *oldListHead = oldList->pstNext;

LOS_DL_LIST *oldListTail = oldList;

LOS_DL_LIST *newListHead = newList;

LOS_DL_LIST *newListTail = newList->pstPrev;

// 前后指针完成切换

oldListTail->pstNext = newListHead;

newListHead->pstPrev = oldListTail;

oldListHead->pstPrev = newListTail;

newListTail->pstNext = oldListHead;

}

// 这里与其说插入不如说合并，同样支持从头或尾部合并

LITE_OS_SEC_ALW_INLINE STATIC INLINE VOID LOS_ListTailInsertList(LOS_DL_LIST *oldList, LOS_DL_LIST *newList)

{

LOS_ListAddList(oldList->pstPrev, newList);

}

LITE_OS_SEC_ALW_INLINE STATIC INLINE VOID LOS_ListHeadInsertList(LOS_DL_LIST *oldList, LOS_DL_LIST *newList)

{

LOS_ListAddList(oldList, newList);

}

大家在阅读鸿蒙内核源码要实时带着LOS_DL_LIST 这理解 代码之间的关联，构想运行时的场景是怎样的，就能体会到内核代码之精练美妙。

具体的使用场景

看下它其中的一个使用场景吧，体验设计者的奇妙用心，上代码。

typedefstruct ProcessCB {

CHAR processName[OS_PCB_NAME_LEN]; /**

UINT32 processID; /**

UINT16 processStatus; /**

running in the process */

LOS_DL_LIST pendList; /**

LOS_DL_LIST childrenList; /**

LOS_DL_LIST exitChildList; /**

LOS_DL_LIST siblingList; /**

ProcessGroup *group; /**

LOS_DL_LIST subordinateGroupList; /**

UINT32 threadGroupID; /**

UINT32 threadScheduleMap; /**

process */

LOS_DL_LIST threadSiblingList; /**

LOS_DL_LIST threadPriQueueList[OS_PRIORITY_QUEUE_NUM]; /**

LOS_DL_LIST waitList; /**

} LosProcessCB;

这是LosProcessCB(进程控制块)，因为结构体很复杂，省去了其他定义，留下LOS_DL_LIST 相关的，大家自行对照内核源码阅读，LosProcessCB包含了 七个双向循环链表，而进程组的队列是个数组，又包含了32个就绪队列的双向循环链表。这些链表承载的是一个进程在期生命周期内的运行过程逻辑，进程和线程的关系逻辑，线程的运行过程逻辑等等，是的，必须要有这么复杂的数据结构才能描述进程从出生到消亡的过程。

任务队列涉及的相关代码

这些是 任务队列出队入队操作，背后都是LOS_DL_LIST的增删过程。 

#define OS_PROCESS_PRI_QUEUE_SIZE(processCB) OsPriQueueProcessSize(g_priQueueList, (processCB)->priority)

#define OS_TASK_PRI_QUEUE_ENQUEUE(processCB, taskCB) \

OsPriQueueEnqueue((processCB)->threadPriQueueList, &((processCB)->threadScheduleMap), \

&((taskCB)->pendList), (taskCB)->priority)

#define OS_TASK_PRI_QUEUE_ENQUEUE_HEAD(processCB, taskCB) \

OsPriQueueEnqueueHead((processCB)->threadPriQueueList, &((processCB)->threadScheduleMap), \

&((taskCB)->pendList), (taskCB)->priority)

#define OS_TASK_PRI_QUEUE_DEQUEUE(processCB, taskCB) \

OsPriQueueDequeue((processCB)->threadPriQueueList, &((processCB)->threadScheduleMap), &((taskCB)->pendList))

#define OS_TASK_SCHED_QUEUE_ENQUEUE(taskCB, status) OsTaskSchedQueueEnqueue(taskCB, status)

#define OS_TASK_SCHED_QUEUE_DEQUEUE(taskCB, status) OsTaskSchedQueueDequeue(taskCB, status)

#define OS_PROCESS_PRI_QUEUE_ENQUEUE(processCB) \

OsPriQueueEnqueue(g_priQueueList, &g_priQueueBitmap, &((processCB)->pendList), (processCB)->priority)

#define OS_PROCESS_PRI_QUEUE_ENQUEUE_HEAD(processCB) \

OsPriQueueEnqueueHead(g_priQueueList, &g_priQueueBitmap, &((processCB)->pendList), (processCB)->priority)

#define OS_PROCESS_PRI_QUEUE_DEQUEUE(processCB) OsPriQueueProcessDequeue(&((processCB)->pendList))

#define OS_TASK_PRI_QUEUE_SIZE(processCB, taskCB) OsPriQueueSize((processCB)->threadPriQueueList, (taskCB)->priority)

#define OS_TASK_GET_NEW(processCB) LOS_DL_LIST_ENTRY(OsPriQueueTop((processCB)->threadPriQueueList, \

&((processCB)->threadScheduleMap)), \

LosTaskCB, pendList)

内联函数inline

鸿蒙内核大量的使用了内联函数，内联函数的好处是什么？不明白自己去查，这里不普及基本知识。源码中只有los_list.h 是.h 文件，木有.c 文件！这些调用最最频繁的内联函数，免去了像普通函数要出栈入栈的时间和空间，效率极高。

/* Define OS code data sections */

/* The indicator function is inline */

#ifndef LITE_OS_SEC_ALW_INLINE

#define LITE_OS_SEC_ALW_INLINE /* __attribute__((always_inline)) */

#endif

LITE_OS_SEC_ALW_INLINE STATIC INLINE VOID LOS_ListAdd(LOS_DL_LIST *list, LOS_DL_LIST *node)

{

node->pstNext = list->pstNext;

node->pstPrev = list;

list->pstNext->pstPrev = node;

list->pstNext = node;

}

LITE_OS_SEC_ALW_INLINE STATIC INLINE VOID LOS_ListTailInsert(LOS_DL_LIST *list, LOS_DL_LIST *node)

{

LOS_ListAdd(list->pstPrev, node);

}

原文地址：https://blog.csdn.net/kuangyufei/article/details/108585659