C++的侵入式链表

embedded/2024/12/26 3:15:55/

非侵入式链表

非侵入式链表是一种链表数据结构，其中每个元素（节点）并不需要自己包含指向前后节点的指针。链表的结构和节点的存储是分开的，链表容器会单独管理这些指针。

常见的非侵入式链表节点可以由以下所示，即，在链表节点中包含数据：

在这里插入图片描述

其中每个节点都形如：

struct Node {T data;Node* prev;Node* next;
};

STL标准库就使用的是非侵入式容器。

侵入式链表

侵入式链表是一种链表数据结构，其中每个元素（节点）本身就包含了指向前后节点的指针（prev 和 next）。也就是说，链表的结构是“侵入”到节点内部的，节点必须事先包含这些指针。

侵入式list与STL标准库中的list不同.STL标准库中的list容器将data与prev指针和next指针紧耦合，这就导致每向list中插入一个新元素就要涉及到内存的分配，这对于在堆上分配的内存而言是一种时间浪费。

侵入式链表与之相反，在业务数据结构中包含链表节点结构：

在这里插入图片描述

template <typename T>
struct IntrusiveListNode {IntrusiveListNode* prev;IntrusiveListNode* next;T* owner;
};struct UserData {// ...InstruiveListNode list;
};

优点：

更好的data locality：非侵入式结构std::list<T*>遍历过程中需要对T*解引用才能访问T内部数据，但侵入式结构的next和T内部的数据结构是放在一起的，无需额外解引用。
更友好的API：拿到数据后就可以直接将这个节点从链表去除
需要用户自己管理数据节点生命周期

应用举例：Linux源码的侵入式链表结构：

struct list_head {struct list_head *next, *prev;
};
//使用list_head的调度模块
struct task_group {// 省略一些业务逻辑struct list_head list;
};
/** Default task group.* Every task in system belongs to this group at bootup.*/
struct task_group root_task_group;
LIST_HEAD(task_groups);list_add(&root_task_group.list, &task_groups);