linux内核中llist.h文件中的链表宏讲解
链表宏在linux内核、鸿蒙内核、rtos和一些开源代码中用的非常多。链表宏是双向链表的经典实现方式，总代码不超过50行，相当精炼。在一些开源框架中，它的数据结构，就是以链表宏为基础进行搭建(如shttpd，一个开源的轻量级、嵌入式服务器框架)。本篇文章将对llist.h文件中的链表宏进行逐个讲解。
1 源码（llist.h） llist.h文件的全部源码如下：
#ifndef llist_header_included#define llist_header_included/* * linked list macros. */struct llhead { struct llhead *prev; struct llhead *next;};#define ll_init(n) ((n)->next = (n)->prev = (n))#define ll_head(h) struct llhead h = { &h, &h }#define ll_entry(p,t,n) ((t *)((char *)(p) - offsetof(t, n)))#define ll_add(h, n) do { ((h)->next)->prev = (n); (n)->next = ((h)->next); (n)->prev = (h); (h)->next = (n); } while (0)#define ll_tail(h, n) do { ((h)->prev)->next = (n); (n)->prev = ((h)->prev); (n)->next = (h); (h)->prev = (n); } while (0)#define ll_del(n) do { ((n)->next)->prev = ((n)->prev); ((n)->prev)->next = ((n)->next); ll_init(n); } while (0)#define ll_empty(n) ((n)->next == (n))#define ll_foreach(h,n) for (n = (h)->next; n != (h); n = (n)->next)#define ll_foreach_safe(h,n,t) for (n = (h)->next, t = (n)->next; n != (h); n = (t), t = (n)->next)#endif /* llist_header_included */ 2 注解 在llist.h中，所用到的链表是双向链表，其节点结构定义如下。在此节点结构中，其只包含了两个指针域，一个指向直接前驱，一个指向直接后继，没有定义数据域。
struct llhead { struct llhead *prev; struct llhead *next;}; 2.1 ll_init(n) 宏ll_init的定义如下，其作用是将所传入指针n的两个指针域(n)->next和(n)->prev都指向n。目的是完成单个节点的初始化工作，如下图示意了该过程。
#define ll_init(n) ((n)->next = (n)->prev = (n)) 2.2 ll_head(h) 宏ll_head的定义如下，直接将宏ll_head展开，其意图很明显是定义一个新链表h（h表示为传入宏的参数名），并且将h的两个指针域，都初始化为h地址本身，如下图示意了该过程。
#define ll_head(h) struct llhead h = { &h, &h } 2.3 ll_entry(p,t,n) 宏ll_entry的定义如下，其依赖于宏offsetof。下面先对宏offsetof进行详细描述，其功能描述为：
c语言的offsetof()宏，是定义在stddef.h。用于求出一个struct或union数据类型的给定成员的size_t类型的字节偏移值（相对于struct或union数据类型的开头）。offsetof()宏有两个参数，分别是结构名与结构内的成员名。——维基百科
#define ll_entry(p,t,n) ((t *)((char *)(p) - offsetof(t, n)))#define offsetof(type, member) ((size_t) &((type *)0)->member) 为了更好的理解宏offsetof，下面按照宏的定义来进行拆解说明。
((type *)0)：取整数零并将其强转换为指向type的指针。 ((type *)0)->member)：引用指向结构成员member。 &((type *)0)->member)：取出member的地址。 ((size_t) &((type *)0)->member)：将结果转换为适当的数据类型。 由于该结构体是以0地址开头，所以最后该宏返回的结果就是该成员相对于结构体开头的偏移量。有了对宏offsetof的理解，再来看宏ll_entry就比较好理解了。宏ll_entry的功能是，根据结构体变量(t)中的域成员变量(n)的指针(p)来获取指向整个结构体变量的指针，下面来做拆解说明：
offsetof(t, n)：计算成员n相对于其结构体t开头的偏移量。 ((char *)(p)：将指针p强转为字符指针类型，保证其做+/-运算时是以字节为单位。 (char *)(p) - offsetof(t, n))：p为成员n的指针，减去偏移量，指针到了结构体开头位置。 ((t *)((char *)(p)- offsetof(t, n)))：将指针强转，得到了整个结构体指针。 宏ll_entry的作用和linux中的宏container_of作用基本一样，该宏定义如下：
#define container_of(ptr, type, member) ({ const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr); (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );}) 2.4 ll_add(h, n) 宏ll_add的定义如下，其作用是向双向链表h的头部添加节点n。根据ll_add定义的语句顺序，对照着图片分析，会更加清晰。如下图，上面这张图片展示了添加节点n之前的结构，下图展示了添加节点n之后的结构。
#define ll_add(h, n) do { ((h)->next)->prev = (n); (n)->next = ((h)->next); (n)->prev = (h); (h)->next = (n); } while (0) 2.5 ll_tail(h, n) 宏ll_tail的定义如下，其作用是将节点n添加到双向链表h的尾部。宏ll_tail的定义如下，其作用是向双向链表h的头部添加节点n。根据ll_tail定义的语句顺序，对照着图片分析，会更加清晰。如下图，上面这张图片展示了添加节点n之前的结构，下图展示了添加节点n之后的结构，可以和ll_add的结果进行对照。
#define ll_tail(h, n) do { ((h)->prev)->next = (n); (n)->prev = ((h)->prev); (n)->next = (h); (h)->prev = (n); } while (0) 2.6 ll_del(n) 宏ll_del的定义如下，其作用是将节点n从双向链表中删除，并且节点n回到初始状态(其指针仅指向自身，不再指向其它地方)。
#define ll_del(n) do { ((n)->next)->prev = ((n)->prev); ((n)->prev)->next = ((n)->next); ll_init(n); } while (0) 2.7 ll_empty(n) 宏ll_empty的定义如下，其作用是判断链表n是否为空链表，返回布尔值false/true。如果节点的直接后继next指向其自身，就认为其为空节点。
#define ll_empty(n) ((n)->next == (n)) 2.8 ll_foreach(h,n) 宏ll_foreach的定义如下，其作用是在双向链表h中，循环遍历出节点。
#define ll_foreach(h,n) for (n = (h)->next; n != (h); n = (n)->next) 2.9 ll_foreach_safe(h,n,t) 宏ll_foreach_safe的定义如下，其作用是在双向链表h中，循环遍历出节点n，因为其有提前存储n的下一个节点t。即使n节点被清理掉，也不影响其下一个节点的遍历，所以该宏一般用来做循环清除双向链表中节点的操作，而宏ll_foreach仅用来遍历双向链表。
#define ll_foreach_safe(h,n,t) for (n = (h)->next, t = (n)->next; n != (h); n = (t), t = (n)->next) 3 使用案例 有人可能会有疑惑，这个双向链表定义如此简单，只有前驱和后继两个指针，甚至连数据域都没有，那实际该如何使用呢？这个可能就是这组双向链表宏的精妙之处。其在使用过程中并不需要数据域，而是通过指针将结构体串联成双向链表，并且通过该指针借助 ll_entry宏 能还原出该结构体指针，从而达到操作具体结构体的目的。
如下例子虽然不是完整能跑的程序，但是足够说明双向链表宏的关键用法。程序源码如下，现对照代码，描述双向链表宏的大致使用步骤：
定义一个结构体，结构体中必须包含struct llheadlink;双向链表节点，这是后续能通过遍历双向链表节点，还原出该结构体指针的关键； 通过ll_head(listeners);，创建一个双向链表的头为listeners； 在具体逻辑中，肯定有地方通过ll_tail(&listeners, &l->link);或者ll_add(h, n)，向双向链表的头listeners添加节点； 在需要操作1.所定义的结构体时，通过ll_foreach(&listeners, lp)遍历出节点指针； 这是最精华的一步，通过4.遍历出来的节点，传入宏ll_entry(lp, struct listener, link);中，还原出节点所在的结构体指针，根据逻辑的需要对结构体进行具体相应的操作； 通过宏ll_foreach_safe来遍历双向链表，ll_del来删除遍历出来的节点，达到清空链表的作用。 struct llhead { struct llhead *prev; struct llhead *next;};struct listener { struct llhead link; struct shttpd_ctx *ctx; /* context that socket belongs */ int sock; /* listening socket */ int is_ssl; /* should be ssl-ed */};static ll_head(listeners); /* list of listening sockets */struct listener *l;ll_tail(&listeners, &l->link);struct llhead *lp;ll_foreach(&listeners, lp) { l = ll_entry(lp, struct listener, link); fd_set(l->sock, &read_set); if (l->sock > max_fd) max_fd = l->sock; dbg((fd_set(%d) (listening), l->sock));}struct llhead *lp, *tmp;ll_foreach_safe(&listeners, lp, tmp) { l = ll_entry(lp, struct listener, link); (void) closesocket(l->sock); ll_del(&l->link); free(l);} 4 总结 ll_entry(p,t,n)宏是这一组宏的核心，其在具体使用中的功能可以概括为，通过传入链表节点p，还原出节点所在结构体的指针，进而能对结构体进行相应操作； 这一组双向链表宏其实形成的是一个循环双向链表； 这些宏最初是极客写出的，后来在linux内核中被推广使用。
原文标题：嵌入式开发中100%会用的几个宏，建议收藏
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struct llhead { struct llhead *prev; struct llhead *next;}; 2.1 ll_init(n) 宏ll_init的定义如下，其作用是将所传入指针n的两个指针域(n)->next和(n)->prev都指向n。目的是完成单个节点的初始化工作，如下图示意了该过程。
#define ll_init(n) ((n)->next = (n)->prev = (n)) 2.2 ll_head(h) 宏ll_head的定义如下，直接将宏ll_head展开，其意图很明显是定义一个新链表h（h表示为传入宏的参数名），并且将h的两个指针域，都初始化为h地址本身，如下图示意了该过程。
#define ll_head(h) struct llhead h = { &h, &h } 2.3 ll_entry(p,t,n) 宏ll_entry的定义如下，其依赖于宏offsetof。下面先对宏offsetof进行详细描述，其功能描述为：
c语言的offsetof()宏，是定义在stddef.h。用于求出一个struct或union数据类型的给定成员的size_t类型的字节偏移值（相对于struct或union数据类型的开头）。offsetof()宏有两个参数，分别是结构名与结构内的成员名。——维基百科
#define ll_entry(p,t,n) ((t *)((char *)(p) - offsetof(t, n)))#define offsetof(type, member) ((size_t) &((type *)0)->member) 为了更好的理解宏offsetof，下面按照宏的定义来进行拆解说明。
((type *)0)：取整数零并将其强转换为指向type的指针。 ((type *)0)->member)：引用指向结构成员member。 &((type *)0)->member)：取出member的地址。 ((size_t) &((type *)0)->member)：将结果转换为适当的数据类型。 由于该结构体是以0地址开头，所以最后该宏返回的结果就是该成员相对于结构体开头的偏移量。有了对宏offsetof的理解，再来看宏ll_entry就比较好理解了。宏ll_entry的功能是，根据结构体变量(t)中的域成员变量(n)的指针(p)来获取指向整个结构体变量的指针，下面来做拆解说明：
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#define ll_foreach(h,n) for (n = (h)->next; n != (h); n = (n)->next) 2.9 ll_foreach_safe(h,n,t) 宏ll_foreach_safe的定义如下，其作用是在双向链表h中，循环遍历出节点n，因为其有提前存储n的下一个节点t。即使n节点被清理掉，也不影响其下一个节点的遍历，所以该宏一般用来做循环清除双向链表中节点的操作，而宏ll_foreach仅用来遍历双向链表。
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