1. 链表与数组
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。
