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C语言通用双向循环链表操作函数集
说明
相比Linux内核链表宿主结构可有多个链表结构的优点，本函数集侧重封装性和易用性，而灵活性和效率有所降低。
可基于该函数集方便地构造栈或队列集。
本函数集暂未考虑并发保护。
一 概念
链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序通过链表中的指针链接次序实现。链表由一系列存储结点组成，结点可在运行时动态生成。每个结点均由两部分组成，即存储数据元素的数据域和存储相邻结点地址的指针域。当进行插入或删除操作时，链表只需修改相关结点的指针域即可，因此相比线性表顺序结构更加方便省时。
链表可分为单链表(Singly Linked List)、双向链表(Doubly Linked List)和循环链表(Circular List)等。一个单链表结点仅包含一个指向其直接后继结点的指针，因此当需要操作某个结点的直接前驱结点时，必须从单链表表头开始查找。
双向链表和循环链表均为单链表的变体。通常创建双向循环链表以综合利用两者的优点。
1.1 双向链表
双向链表的每个结点除含有数据域外，还有两个指针域，分别指向直接前驱结点和直接后继结点。因此，从双向链表中的任一结点开始，均可方便地访问其前驱结点和后继结点。双向链表的结点结构示意图如下所示：
图1 双向链表的结点结构
其中，Data为结点存储的数据元素，prev指针指向该结点的前驱结点，next指针指向该结点的后继结点。双向链表通常含有一个表头结点，亦称哨兵结点(Sentinel Node)，用于简化插入和删除等操作。带头结点的非空双向链表如下图所示：
图2 带头结点的非空双向链表
图中，表头指针dhead指向表头结点Head，该结点的前驱指针为空；结点C为表尾结点，其后继指针为空。除表头结点和表尾结点外，对指向双向链表任一结点的指针p，满足下面的关系：
p = p->prev->next = p->next->prev
即当前结点前驱的后继是自身，其后继的前驱也是自身。
链表有查找、插入和删除三种基本操作。双向链表也不例外。
1) 查找操作
在带表头的双向链表中查找数据域为一特定值的某个结点时，可从表头结点开始向后依次匹配各结点数据域的值，若与特定值相同则返回指向该结点的指针，否则继续往后遍历直至表尾。
2) 插入操作
假设指针p和q指向双向链表中的两个前后相邻结点，将某个新结点(指针为s)插到p和q之间，其过程及C语言描述如下图所示：
图3 在双向链表中插入结点的过程
注意，结点前驱后继指针的操作顺序并非唯一，但必须保证最后才对p->next或q->prev赋值(操作?)，否则会“丢失”p的后继结点或q的前驱结点。
可见，若相邻结点指针p、q均已知，则在p和q之间插入新结点s时，只需依次将s的前驱指针指向p，s的后继指针指向q，p的后继指针指向s，q的前驱指针指向s。即：
① s->prev = p; ② s->next = q; ③ p->next = s; ④ q->prev = s; |
双向链表中p和q->prev指向同一结点，因此上述步骤等效于图3中q“视角”的第二种插入顺序。为便于记忆，可想象孩子(s)先后去拉爸爸(p)和妈妈(q)的手，爸爸(p)妈妈(q)再先后拉住孩子(s)的手。
3) 删除操作
删除某个结点，其实就是插入某个结点的逆操作。还是对于双向循环链表，要在连续的三个结点s,p,q中删除p结点，只需把s的右链域指针指向q，q的左链域指针指向s，并收回p结点即可。
假设指针p、s和q指向双向链表中的三个前后相邻结点，删除结点s的过程及C语言描述如下图所示：
图4 在双向链表中删除结点的过程
可见，删除时只需将p的后继指针指向q，q的前驱指针指向p，并回收结点s即可。
1.2 循环链表
将单链表尾结点的指针域指向第一个结点或表头结点，即构成单向循环链表，简称循环链表。从循环链表中任一结点单向出发，均可找到链表中其他结点。
借助表头结点可统一空表和非空表的运算，因此循环链表中往往加入表头结点。带头结点的循环链表如下图所示：
图5 带头结点的循环链表(头指针)
循环链表的操作算法与普通单链表基本相同，只是对表尾的判断有所改变。在循环链表chead中，判断表尾结点p的条件是p->next == chead，即当结点的后继指针指向表头结点时，说明已到表尾。
注意，创建循环链表时必须使其尾结点的后继指针指向表头结点，尤其是在尾结点后插入新结点时。
弃用头指针而采用尾指针，可方便地找到循环链表的开始结点和终端结点。如下图所示：
图6 带头结点的循环链表(尾指针)
1.3 双向循环链表
双向链表通常采用带表头结点的循环链表形式，即双向循环链表。双向循环链表在双向链表的基础上，将表头结点的前驱指针指向尾结点，尾结点的后驱指针指向头结点，首尾相连形成一个双向环。双向循环链表可方便地获取当前结点的前驱结点，不必像单向循环链表那样从头开始遍历；而其循环的特性又可方便地从任一结点出发单向遍历整个链表，不必像双向链表那样根据方向而使用不同的指针域。
带头结点的双向循环链表如下图所示：
图7 带头结点的双向循环链表
二 实现
本节将采用C语言实现一个通用双向循环链表的创建及操作函数集。
文中“OMCI_”和“Omci”前缀为代码所在模块名信息，使用接口时可按需修改这些前缀。
2.1 数据结构
定义双向循环链表单元结构示意如下：
图8 双向循环链表单元结构示意图
其中，根结点的pHead字段指向链表头结点，pTail字段指向链表尾结点。头结点的pPrev字段指向尾结点，尾结点的pNext字段指向头结点。若链表为空(仅含头结点)，则pHead和pTail字段均指向头结点。
链表结点定义如下：
1 typedef struct T_OMCI_LIST_NODE{2 struct T_OMCI_LIST_NODE *pPrev; /* 指向链表直接前驱结点的指针 */3 struct T_OMCI_LIST_NODE *pNext; /* 指向链表直接后继结点的指针 */4 VOID *pvNodeData; /* 指向链表数据的指针。获取具体数据时需显式转换该指针类型为目标类型 */5 }T_OMCI_LIST_NODE;
相应地，链表定义如下：
1 typedef struct{2 T_OMCI_LIST_NODE *pHead; /* 指向链表头结点的指针 */3 T_OMCI_LIST_NODE *pTail; /* 指向链表尾结点的指针 */4 INT32U dwNodeNum; /* 链表结点数目 */5 INT32U dwNodeDataSize; /* 链表结点保存的数据字节数 */6 }T_OMCI_LIST;
为支持不同的数据类型和数据结构(通用性)，链表结点数据域定义为VOID *pvNodeData指针。变量dwNodeDataSize指示数据域的数据宽度(字节数)。也可将数据宽度信息存储于头结点数据域内，从而不必定义变量dwNodeDataSize。通过遍历链表并计数可得结点数目，故变量dwNodeNum也并非必要。因此，dwNodeDataSize和dwNodeNum意在简化逻辑，也是“空间换时间”思想的体现。
除此之外，还定义以下状态值，以使链表内部状态透明化：
1 //链表函数返回状态枚举值 2 typedef enum{ 3 OMCI_LIST_OK = (INT8U)0, 4 OMCI_LIST_ERROR = (INT8U)1 5 }LIST_STATUS; 6 7 //链表结点空闲情况枚举值 8 typedef enum{ 9 OMCI_LIST_OCCUPIED = (INT8U)0,10 OMCI_LIST_EMPTY = (INT8U)1,11 OMCI_LIST_NULL = (INT8U)212 }LIST_OCCUPATION;13 14 //BOOL型常量，适用于‘Is‘前缀函数15 #define OMCI_LIST_TRUE (BOOL)116 #define OMCI_LIST_FALSE (BOOL)0
2.2 宏代码
为确保安全性，链表操作中需要进行大量的指针校验。因此，定义几个校验空指针的宏，以简化代码篇幅：
1 #define FUNC_NAME __FUNCTION__ //(__func__) 2 3 /* 指针校验宏 */ 4 //若无返回值则retVal置RETURN_VOID 5 #define RETURN_VOID 6 #define CHECK_SINGLE_POINTER(ptr1, retVal) do{ 7 if(NULL == (ptr1)) 8 { 9 printf("[%s(%d)]Null Pointer: "#ptr1"!\n\r", FUNC_NAME, __LINE__); 10 return retVal; 11 } 12 }while(0)13 #define CHECK_DOUBLE_POINTER(ptr1, ptr2, retVal) do{14 if((NULL == (ptr1)) || (NULL == (ptr2))) 15 { 16 printf("[%s(%d)]Null Pointer: "#ptr1"(%p), "#ptr2"(%p)!\n\r", FUNC_NAME, __LINE__, ptr1, ptr2); 17 return retVal; 18 } 19 }while(0)20 #define CHECK_TRIPLE_POINTER(ptr1, ptr2, ptr3, retVal) do{21 if((NULL == (ptr1)) || (NULL == (ptr2)) || (NULL == (ptr3))) 22 { 23 printf("[%s(%d)]Null Pointer: "#ptr1"(%p), "#ptr2"(%p), "#ptr3"(%p)!\n\r", FUNC_NAME, __LINE__, ptr1, ptr2, ptr3); 24 return retVal; 25 } 26 }while(0)
若待检查的指针中至少有一个指针为空时，校验宏打印所有待检查的指针值并退出。但其实现使得下面的语句在pList为空时崩溃(打印时试图访问pList->pHead等)：
CHECK_TRIPLE_POINTER(pList, pList->pHead, pList->pHead->pNext, OMCI_LIST_ERROR);
因此必须使用下面的分级校验以避免多级指针前级为NULL时访问本级出错：
CHECK_SINGLE_POINTER(pList, OMCI_LIST_ERROR);
CHECK_SINGLE_POINTER(pList->pHead, OMCI_LIST_ERROR);
CHECK_SINGLE_POINTER(pList->pHead->pNext, OMCI_LIST_ERROR);
若不打印各指针的值，则逻辑或(||)的运算顺序足矣保证CHECK_TRIPLE_POINTER写法的安全性。
注意，这些指针校验宏大量应用于2.3节函数接口中，以保证其安全性。使用者若能在外部杜绝空指针引用，则可添加条件编译开关“剔除”这些校验宏，以提高代码执行效率。
对于链表结点的操作比较固定，因此也用宏定义加以封装：
1 //创建结点为作为链表头以生成双向循环空链表 2 #define OMCI_INIT_NODE(pNode) do{ 3 (pNode)->pNext = (pNode)->pPrev = (pNode); 4 }while(0) 5 //"孤立"链表结点，避免通过该结点访问其前驱和后继结点(进而遍历链表) 6 #define OMCI_ISOL_NODE(pNode) do{ 7 (pNode)->pNext = (pNode)->pPrev = NULL; 8 }while(0) 9 //判断链表是否仅含头结点10 #define OMCI_LIST_WITH_HEAD(pHeadNode) do{ 11 (((pHeadNode)->pPrev == (pHeadNode)) && ((pHeadNode->pNext == pHeadNode))); 12 }while(0)13 14 //插入链表结点15 #define OMCI_INSERT_NODE(prevNode, insertNode) do{ 16 (insertNode)->pNext = (prevNode)->pNext; 17 (insertNode)->pPrev = (prevNode); 18 (prevNode)->pNext->pPrev = (insertNode); 19 (prevNode)->pNext = (insertNode); 20 }while(0)21 //删除链表结点22 #define OMCI_REMOVE_NODE(removeNode) do{ 23 (removeNode)->pPrev->pNext = (removeNode)->pNext; 24 (removeNode)->pNext->pPrev = (removeNode)->pPrev; 25 }while(0)26 27 //获取链表结点及其数据(不做安全性检查)28 #define GET_NODE_NUM(pList) ((pList)->dwNodeNum)29 #define GET_HEAD_NODE(pList) ((pList)->pHead)30 #define GET_TAIL_NODE(pList) ((pList)->pTail)31 #define GET_PREV_NODE(pNode) ((pNode)->pPrev)32 #define GET_NEXT_NODE(pNode) ((pNode)->pNext)33 #define GET_NODE_DATA(pNode) ((pNode)->pvNodeData)34 35 //双向循环链表遍历校验宏36 #define LIST_ITER_CHECK(pList, retVal) do{37 CHECK_SINGLE_POINTER((pList), retVal); 38 CHECK_SINGLE_POINTER((pList)->pHead, retVal); 39 CHECK_SINGLE_POINTER((pList)->pHead->pNext, retVal); 40 }while(0)41 //双向循环链表遍历宏42 //pList: 链表指针；pLoopNode: 链表结点，用作循环计数器；43 //pTmpNode: 链表结点，用作删除pLoopNode时临时保存pLoopNode->pNext44 //某些情况下采用遍历宏代替OmciLocateListNode或OmciTraverseListNode函数可提高执行效率。45 //如外部数据和结点数据需按共同的规则转换时，采用遍历宏可使外部数据不必重复转换。46 #define LIST_ITER_LOOP(pList, pLoopNode) 47 for(pLoopNode = (pList)->pHead->pNext; 48 pLoopNode != (pList)->pHead; 49 pLoopNode = pLoopNode->pNext)50 #define LIST_ITER_LOOP_SAFE(pList, pLoopNode, pTmpNode) 51 for(pLoopNode = (pList)->pHead->pNext, pTmpNode = pLoopNode->pNext; 52 pLoopNode != (pList)->pHead; 53 pLoopNode = pTmpNode, pTmpNode = pLoopNode->pNext)
结点的插入和删除操作可参考1.1节双向链表的图例。GET_HEAD_NODE等宏可高效(但不安全)地获取链表结点及其数据，后续将给出其函数版本。LIST_ITER_LOOP宏旨在给使用者提供一定程度的自由度，某些情况下可提高执行效率。
2.3 函数接口
首先定义一组私有函数，主要是创建、删除和销毁链表结点。这些内部使用的函数已尽可能保证参数安全性，故省去参数校验处理。
为简便起见，下文中“XX指针”均表示指向XX的指针。
创建新的链表结点：
1 /********************************************************************** 2 * 函数名称： CreateListNode 3 * 功能描述： 创建新的链表结点 4 * 输入参数： T_OMCI_LIST *pList :链表指针 5 * VOID *pvNodeData :待插入的链表结点数据指针 6 * 输出参数： NA 7 * 返 回 值： T_OMCI_LIST_NODE* 8 ***********************************************************************/ 9 static T_OMCI_LIST_NODE *CreateListNode(T_OMCI_LIST *pList, VOID *pvNodeData)10 {11 T_OMCI_LIST_NODE *pInsertNode = (T_OMCI_LIST_NODE*)calloc((sizeof(T_OMCI_LIST_NODE)+pList->dwNodeDataSize), 1);12 if(NULL == pInsertNode)13 {14 printf("[%s]pList(%p) failed to alloc for pInsertNode!\n", FUNC_NAME, pList);15 return NULL;16 }17 18 pInsertNode->pvNodeData = http://www.mamicode.com/(INT8U *)pInsertNode + sizeof(T_OMCI_LIST_NODE);19 if(NULL != pvNodeData)20 { //创建非头结点时21 memmove(pInsertNode->pvNodeData, pvNodeData, pList->dwNodeDataSize);22 }23 24 return pInsertNode;25 }
删除指定的链表结点：
1 /********************************************************************** 2 * 函数名称： RemoveListNode 3 * 功能描述： 删除指定的链表结点(释放结点内存并置其前驱后继指针为NULL) 4 * 输入参数： T_OMCI_LIST *pList :链表指针 5 * VOID *pvNode :待删除的链表结点指针 6 * 输出参数： NA 7 * 返 回 值： LIST_STATUS 8 * 注意事项： 本函数未置待删除结点指针为NULL，请避免访问已删除结点 9 ***********************************************************************/10 static LIST_STATUS RemoveListNode(T_OMCI_LIST *pList, T_OMCI_LIST_NODE *pNode)11 {12 OMCI_ISOL_NODE(pNode);13 free(pNode); //释放链表结点14 15 return OMCI_LIST_OK;16 }
OMCI_ISOL_NODE 宏用于"孤立"待删除的链表结点，避免通过该结点访问其前驱和后继结点(进而遍历链表)。因为RemoveListNode函数无法将结点指针置空(C语言值传递特性)，故调用者需注意避免再次使用已删除的结点。若要达到结点指针置空的目的，可调用销毁结点的接口函数：
1 /********************************************************************** 2 * 函数名称： DestroyListNode 3 * 功能描述： 销毁指定的链表结点(释放结点内存并置结点指针为NULL) 4 * 输入参数： T_OMCI_LIST *pList :链表指针 5 * VOID **pNode :待销毁的链表结点指针的指针 6 * 输出参数： NA 7 * 返 回 值： LIST_STATUS 8 * 注意事项： 当指向待销毁结点的指针存在多份拷贝且散布程序各处时(尤其当 9 * 调用链未能保证**pNode指向原始结点时)，无法彻底销毁该结点10 ***********************************************************************/11 static LIST_STATUS DestroyListNode(T_OMCI_LIST *pList, T_OMCI_LIST_NODE **pNode)12 {13 free(*pNode); //释放链表结点14 *pNode = NULL;15 16 return OMCI_LIST_OK;17 }
DestroyListNode函数会释放指定结点的内存并将结点指针置空。但当代码中存在该结点指针的其他副本时，该函数显然无法将这些指针副本置空。
至于RemoveListNode和DestroyListNode函数孰优孰劣，可参考附注中对“悬垂指针”的讨论。
有时可能需要获知链表的确切占用情况(通常没有必要)，如不含任何结点、仅含头结点或者还包含其他有用结点。GetListOccupation函数可满足这一“吹毛求疵”的需求，其他情况应使用下文将要给出的判空函数OmciIsListEmpty。OmciIsListEmpty将不含任何结点和仅含头结点均视为空链表，以隐藏内部细节。
1 /********************************************************************** 2 * 函数名称： GetListOccupation 3 * 功能描述： 获取链表占用情况 4 * 输入参数： T_OMCI_LIST *pList :链表指针 5 * 输出参数： NA 6 * 返 回 值： LIST_OCCUPATION 7 * 注意事项： 本函数仅用于内部测试。 8 ***********************************************************************/ 9 static LIST_OCCUPATION GetListOccupation(T_OMCI_LIST *pList)10 {11 CHECK_SINGLE_POINTER(pList, OMCI_LIST_NULL);12 CHECK_SINGLE_POINTER(pList->pHead, OMCI_LIST_NULL);13 14 return (0 == pList->dwNodeNum) ? OMCI_LIST_EMPTY : OMCI_LIST_OCCUPIED;15 }
基于上述私有函数，可进一步构建链表及其结点的基本操作接口。
2.3.1 链表操作
使用链表前，必须对其初始化。初始化时将创建头结点，并确定后续将要链接的结点数据宽度。
1 /********************************************************************** 2 * 函数名称： OmciInitList 3 * 功能描述： 链表初始化，产生空的双向循环链表 4 * 输入参数： T_OMCI_LIST *pList :链表指针 5 * INT32U dwNodeDataSize :链表结点保存的数据字节数 6 * 输出参数： NA 7 * 返 回 值： LIST_STATUS 8 ***********************************************************************/ 9 LIST_STATUS OmciInitList(T_OMCI_LIST *pList, INT32U dwNodeDataSize)10 {11 CHECK_SINGLE_POINTER(pList, OMCI_LIST_ERROR);12 13 if(0 == dwNodeDataSize)14 {15 printf("[%s]pList=%p, dwNodeDataSize=%uBytes, undesired initialization!\n",16 FUNC_NAME, pList, dwNodeDataSize);17 return OMCI_LIST_ERROR;18 }19 pList->dwNodeDataSize = dwNodeDataSize; //给予重新修改结点数据大小的机会20 21 if(NULL != pList->pHead)22 {23 printf("[%s]pList(%p) has been initialized!\n", FUNC_NAME, pList);24 return OMCI_LIST_OK;25 }26 27 T_OMCI_LIST_NODE *pHeadNode = CreateListNode(pList, NULL);28 if(NULL == pHeadNode)29 {30 printf("[%s]pList(%p) failed to create pHeadNode!\n", FUNC_NAME, pList);31 return OMCI_LIST_ERROR;32 }33 34 OMCI_INIT_NODE(pHeadNode);35 pList->pHead = pList->pTail = pHeadNode;36 pList->dwNodeNum = 0;37 38 return OMCI_LIST_OK;39 }
通常不会中途修改dwNodeDataSize。仅当使用者确知数据宽度的变化边界(如确知前N个结点数据为四字节，其后为八字节)时，中途修改dwNodeDataSize才有意义。
调用OmciInitList接口后，将创建一张仅含头结点的空双向循环链表。此后可向链表中插入结点。
暂时不需要当前链表时，可清空链表除头结点外的结点。这样再次使用时无需初始化链表，直接插入结点即可。若确定不再需要当前链表时，可销毁链表的所有结点。OmciClearList和OmciDestroyList函数分别完成链表的清空和销毁。
1 /********************************************************************** 2 * 函数名称： OmciClearList 3 * 功能描述： 清空双向循环链表除头结点外的结点 4 * 输入参数： T_OMCI_LIST *pList :链表指针 5 * 输出参数： NA 6 * 返 回 值： LIST_STATUS 7 * 注意事项： 清空链表结点后，再次插入结点时不需要初始化链表。 8 ***********************************************************************/ 9 LIST_STATUS OmciClearList(T_OMCI_LIST *pList)10 {11 LIST_ITER_CHECK(pList, OMCI_LIST_ERROR);12 13 T_OMCI_LIST_NODE *pNextNode, *pListNode = pList->pHead->pNext;14 while(pListNode != pList->pHead)15 {16 pNextNode = pListNode->pNext;17 RemoveListNode(pList, pListNode);18 pListNode = pNextNode;19 }20 21 OMCI_INIT_NODE(pList->pHead);22 pList->pTail = pList->pHead;23 pList->dwNodeNum = 0;24 25 return OMCI_LIST_OK;26 }27 /**********************************************************************28 * 函数名称： OmciDestroyList29 * 功能描述： 销毁双向循环链表，包括头结点30 * 输入参数： T_OMCI_LIST *pList :链表指针31 * 输出参数： NA32 * 返 回 值： LIST_STATUS33 * 注意事项： 销毁链表后，再次插入结点时需要初始化链表。34 ***********************************************************************/35 LIST_STATUS OmciDestroyList(T_OMCI_LIST *pList)36 {37 LIST_ITER_CHECK(pList, OMCI_LIST_ERROR);38 39 T_OMCI_LIST_NODE *pNextNode, *pListNode = pList->pHead->pNext;40 while(pListNode != pList->pHead)41 {42 pNextNode = pListNode->pNext;43 DestroyListNode(pList, &pListNode);44 pListNode = pNextNode;45 }46 47 DestroyListNode(pList, &(pList->pHead)); //销毁头结点48 pList->pTail = NULL; //尾结点指针置空49 pList->dwNodeNum = 0;50 pList->dwNodeDataSize = 0;51 52 return OMCI_LIST_OK;53 }
清空或销毁链表后，OmciIsListEmpty函数的返回值将为逻辑真，表明当前链表为空。
1 /********************************************************************** 2 * 函数名称： OmciIsListEmpty 3 * 功能描述： 判断链表是否为空(仅含头结点或不含任何结点) 4 * 输入参数： T_OMCI_LIST *pList :链表指针 5 * 输出参数： NA 6 * 返 回 值： BOOL 7 ***********************************************************************/ 8 BOOL OmciIsListEmpty(T_OMCI_LIST *pList) 9 {10 CHECK_SINGLE_POINTER(pList, OMCI_LIST_TRUE);11 CHECK_SINGLE_POINTER(pList->pHead, OMCI_LIST_TRUE);12 13 T_OMCI_LIST_NODE *pHeadNode = pList->pHead;14 if((0 == pList->dwNodeNum) &&15 (pHeadNode->pPrev == pHeadNode) && //冗余校验以加强安全性16 (pHeadNode->pNext == pHeadNode))17 {18 return OMCI_LIST_TRUE;19 }20 else21 {22 return OMCI_LIST_FALSE;23 }24 }
此处为加强安全性对头结点进行检验，但并非必要。若剔除冗余校验，则OmciIsListEmpty函数的实现会更为简洁高效。
2.3.2 结点操作
链表初始化后，可在链表头结点后逆序或顺序依次插入新的结点。当从头结点向后继方向遍历时，逆序插入的行为类似于栈，而顺序插入的行为类似于队列。
1 /********************************************************************** 2 * 函数名称： OmciPrependListNode 3 * 功能描述： 在链表头结点后逆序增加结点，尾结点恒为头结点 4 * 在头结点指针pHead所指向结点和pHead->pNext所指向结点 5 * 之间插入新结点，先插入的结点向右移动。遍历链表时 6 * 从pHead开始向右依次访问至最先插入的结点，类似于栈。 7 * 输入参数： T_OMCI_LIST *pList :链表指针 8 * VOID *pvNodeData :待插入的链表结点数据指针 9 * 输出参数： NA10 * 返 回 值： LIST_STATUS11 ***********************************************************************/12 LIST_STATUS OmciPrependListNode(T_OMCI_LIST *pList, VOID *pvNodeData)13 {14 CHECK_DOUBLE_POINTER(pList, pvNodeData, OMCI_LIST_ERROR);15 16 if(0 == pList->dwNodeDataSize)17 {18 printf("[%s]pList=%p, dwNodeDataSize=0Bytes, probably uninitialized or initialized improperly. See ‘OmciInitList‘!\n",19 FUNC_NAME, pList);20 return OMCI_LIST_ERROR;21 }22 T_OMCI_LIST_NODE *pInsertNode = CreateListNode(pList, pvNodeData);23 if(NULL == pInsertNode)24 {25 printf("[%s]pList(%p) failed to create pInsertNode!\n", FUNC_NAME, pList);26 return OMCI_LIST_ERROR;27 }28 29 OMCI_INSERT_NODE(pList->pHead, pInsertNode); //在链表头结点后增加一个结点30 31 pList->dwNodeNum++;32 33 return OMCI_LIST_OK;34 }35 36 /**********************************************************************37 * 函数名称： OmciAppendListNode38 * 功能描述： 在链表头结点后顺序增加结点，新结点作为尾结点39 * 在头结点指针pHead所指向结点前(即尾结点后)插入新结点，40 * 先插入的结点向左移动。遍历链表时从pHead开始向右依次41 * 访问至最后插入的结点，类似于队列。42 * 双向循环链表已保证pList->pTail(即pHead->pPrev)非空。43 * 输入参数： T_OMCI_LIST *pList :链表指针44 * VOID *pvNodeData :待插入的链表结点数据指针45 * 输出参数： NA46 * 返 回 值： LIST_STATUS47 ***********************************************************************/48 LIST_STATUS OmciAppendListNode(T_OMCI_LIST *pList, VOID *pvNodeData)49 {50 CHECK_DOUBLE_POINTER(pList, pvNodeData, OMCI_LIST_ERROR);51 52 if(0 == pList->dwNodeDataSize)53 {54 printf("[%s]pList=%p, dwNodeDataSize=0Bytes, probably uninitialized or initialized improperly. See ‘OmciInitList‘!\n",55 FUNC_NAME, pList);56 return OMCI_LIST_ERROR;57 }58 59 T_OMCI_LIST_NODE *pInsertNode = CreateListNode(pList, pvNodeData);60 if(NULL == pInsertNode)61 {62 printf("[%s]pList(%p) failed to create pInsertNode!\n", FUNC_NAME, pList);63 return OMCI_LIST_ERROR;64 }65 66 OMCI_INSERT_NODE(pList->pTail, pInsertNode); //在链表尾结点后增加一个结点67 pList->pTail = pInsertNode; //新的尾结点指向当前添加的结点68 69 pList->dwNodeNum++;70 71 return OMCI_LIST_OK;72 }
对dwNodeDataSize 的校验用于指示链表未初始化或未正确初始化的错误。将该校验置于私有函数CreateListNode中可简化Prepend和Append代码。但FUNC_NAME信息将暴露内部函数，从而给使用者造成疑惑，故该校验予以保留。
有时需要在链表中任意位置插入结点，此时可使用OmciInsertListNode接口。
1 /********************************************************************** 2 * 函数名称： OmciInsertListNode 3 * 功能描述： 在链表中任意位置插入结点 4 * 输入参数： T_OMCI_LIST *pList :链表指针 5 * T_OMCI_LIST_NODE *pPrevNode :待插入结点的前驱结点指针 6 * VOID *pvNodeData :待插入结点的数据域指针 7 * 输出参数： NA 8 * 返 回 值： LIST_STATUS 9 * 注意事项： 若pPrevNode恒为头结点或尾结点，请使用OmciPrependListNode10 * 或OmciAppendListNode函数11 ***********************************************************************/12 LIST_STATUS OmciInsertListNode(T_OMCI_LIST *pList, T_OMCI_LIST_NODE *pPrevNode, VOID *pvNodeData)13 {14 CHECK_TRIPLE_POINTER(pList, pPrevNode, pvNodeData, OMCI_LIST_ERROR);15 16 if(0 == pList->dwNodeDataSize)17 {18 printf("[%s]pList=%p, dwNodeDataSize=0Bytes, probably uninitialized or initialized improperly. See ‘OmciInitList‘!\n",19 FUNC_NAME, pList);20 return OMCI_LIST_ERROR;21 }22 23 T_OMCI_LIST_NODE *pInsertNode = CreateListNode(pList, pvNodeData);24 if(NULL == pInsertNode)25 {26 printf("[%s]pList(%p) failed to create pInsertNode!\n", FUNC_NAME, pList);27 return OMCI_LIST_ERROR;28 }29 30 OMCI_INSERT_NODE(pPrevNode, pInsertNode);31 if(pPrevNode == pList->pTail)32 pList->pTail = pInsertNode;33 34 pList->dwNodeNum++;35 36 return OMCI_LIST_OK;37 }
当pPrevNode恒为头结点时，OmciInsertListNode接口等效于OmciPrependListNode；当pPrevNode恒为尾结点时，OmciInsertListNode接口等效于OmciAppendListNode。这两种情况建议使用Prepend或Append接口(毕竟减少一个参数)。
插入若干结点后，就可删除或销毁链表中除头结点外的任一结点。
1 /********************************************************************** 2 * 函数名称： OmciRemoveListNode 3 * 功能描述： 删除双向循环链表中除头结点外的某一结点 4 * 输入参数： T_OMCI_LIST *pList :链表指针 5 * T_OMCI_LIST_NODE *pNode :待删除的链表结点指针 6 * 输出参数： NA 7 * 返 回 值： LIST_STATUS 8 ***********************************************************************/ 9 LIST_STATUS OmciRemoveListNode(T_OMCI_LIST *pList, T_OMCI_LIST_NODE *pNode)10 {11 CHECK_DOUBLE_POINTER(pList, pNode, OMCI_LIST_ERROR);12 CHECK_DOUBLE_POINTER(pNode->pPrev, pNode->pNext, OMCI_LIST_ERROR);13 14 if(0 == pList->dwNodeNum)15 {16 printf("[%s]pList(%p) has no node to be Removed!\n", FUNC_NAME, pList);17 return OMCI_LIST_ERROR;18 }19 20 OMCI_REMOVE_NODE(pNode);21 if(pNode->pNext == pList->pHead)22 {23 pList->pTail = pNode->pPrev; //删除尾结点24 }25 26 RemoveListNode(pList, pNode);27 pList->dwNodeNum--;28 29 return OMCI_LIST_OK;30 }31 /**********************************************************************32 * 函数名称： OmciDestroyListNode33 * 功能描述： 销毁双向循环链表中除头结点外的某一结点34 * 输入参数： T_OMCI_LIST *pList :链表指针35 * T_OMCI_LIST_NODE **pNode :待销毁的链表结点二级指针36 * 输出参数： NA37 * 返 回 值： LIST_STATUS38 ***********************************************************************/39 LIST_STATUS OmciDestroyListNode(T_OMCI_LIST *pList, T_OMCI_LIST_NODE **pNode)40 {41 CHECK_DOUBLE_POINTER(pList, pNode, OMCI_LIST_ERROR);42 CHECK_SINGLE_POINTER(*pNode, OMCI_LIST_ERROR);43 44 if(0 == pList->dwNodeNum)45 {46 printf("[%s]pList(%p) has no node to be Removed!\n", FUNC_NAME, pList);47 return OMCI_LIST_ERROR;48 }49 50 OMCI_REMOVE_NODE(*pNode);51 if((*pNode)->pNext == pList->pHead)52 {53 pList->pTail = (*pNode)->pPrev; //删除尾结点54 }55 56 DestroyListNode(pList, pNode);57 pList->dwNodeNum--;58 59 return OMCI_LIST_OK;60 }
然而，要删除或销毁链表结点，必须先定位到该结点。
在链表中“定位”某个结点有两种手段：一是通过结点编号查找，如OmciGetListNodeByIndex；二是通过某种给定条件匹配，如OmciLocateListNode(查找首个满足给定条件的结点)。
1 /********************************************************************** 2 * 函数名称： OmciGetListNodeByIndex 3 * 功能描述： 获取链表中指定序号的结点(按头结点后继方向排序) 4 * 输入参数： T_OMCI_LIST* pList :链表指针 5 * INT32U dwNodeIndex :结点序号(从1开始) 6 * 输出参数： NA 7 * 返 回 值： T_OMCI_LIST_NODE* 链表结点指针(空表返回NULL) 8 ***********************************************************************/ 9 T_OMCI_LIST_NODE* OmciGetListNodeByIndex(T_OMCI_LIST *pList, INT32U dwNodeIndex)10 {11 CHECK_SINGLE_POINTER(pList, NULL);12 13 if(0 == dwNodeIndex)14 return pList->pHead; //也可返回NULL15 if(dwNodeIndex >= pList->dwNodeNum)16 return pList->pTail;17 18 INT32U dwNodeIdx = 1;19 T_OMCI_LIST_NODE *pListNode = pList->pHead;20 for(; dwNodeIdx <= dwNodeIndex; dwNodeIdx++)21 pListNode = pListNode->pNext;22 23 return pListNode;24 }25 /**********************************************************************26 * 函数名称： OmciLocateListNode27 * 功能描述： 查找链表中首个与pData满足函数fpCompareNode判定关系的结点28 * 输入参数： T_OMCI_LIST* pList :链表指针29 * VOID* pvData :待比较数据指针30 * CompareNodeFunc fpCompareNode :比较回调函数指针31 * 输出参数： NA32 * 返 回 值： T_OMCI_LIST_NODE* 链表结点指针(未找到时返回NULL)33 ***********************************************************************/34 /* 比较回调函数原型，用来自定义链表节点比较 */35 typedef INT8U (*CompareNodeFunc)(VOID *pvNodeData, VOID *pvData, INT32U dwNodeDataSize);36 T_OMCI_LIST_NODE* OmciLocateListNode(T_OMCI_LIST *pList, VOID *pvData, CompareNodeFunc fpCompareNode)37 {38 CHECK_TRIPLE_POINTER(pList, pvData, fpCompareNode, NULL);39 CHECK_SINGLE_POINTER(pList->pHead, NULL);40 CHECK_SINGLE_POINTER(pList->pHead->pNext, NULL);41 42 T_OMCI_LIST_NODE *pListNode = pList->pHead->pNext;43 while(pListNode != pList->pHead)44 {45 if(0 == fpCompareNode(pListNode->pvNodeData, pvData, pList->dwNodeDataSize))46 return pListNode;47 48 pListNode = pListNode->pNext;49 }50 51 return NULL;52 }
可见，OmciLocateListNode接口本质上就是“遍历+匹配”。要进行单纯而强大的遍历操作，可使用OmciTraverseListNode接口。
1 /********************************************************************** 2 * 函数名称： OmciTraverseListNode 3 * 功能描述： 链表结点遍历函数，遍历操作由fpTravNode指定 4 * 输入参数： T_OMCI_LIST* pList :链表指针 5 * VOID* pvTravInfo :遍历操作回调函数所需信息 6 * 也可为空，取决于回调函数具体实现 7 * TravNodeFunc fpTravNode :遍历操作回调函数指针 8 * 输出参数： NA 9 * 返 回 值： LIST_STATUS10 * 注意事项： 本函数可间接实现Print等操作，但不建议代替后者。11 * fpTravNode返回非0(OMCI_LIST_OK)值时中止遍历12 ***********************************************************************/13 typedef LIST_STATUS (*TravNodeFunc)(VOID *pvNode, VOID *pvTravInfo, INT32U dwNodeDataSize);14 LIST_STATUS OmciTraverseListNode(T_OMCI_LIST *pList, VOID *pvTravInfo, TravNodeFunc fpTravNode)15 {16 CHECK_DOUBLE_POINTER(pList, fpTravNode, OMCI_LIST_ERROR);17 CHECK_SINGLE_POINTER(pList->pHead, OMCI_LIST_ERROR);18 CHECK_SINGLE_POINTER(pList->pHead->pNext, OMCI_LIST_ERROR);19 20 T_OMCI_LIST_NODE *pListNode = pList->pHead->pNext;21 while(pListNode != pList->pHead)22 {23 T_OMCI_LIST_NODE *pTmpNode = pListNode->pNext; //fpTravNode内可能会销毁结点pListNode24 if(OMCI_LIST_OK != fpTravNode(pListNode, pvTravInfo, pList->dwNodeDataSize))25 break;26 27 pListNode = pTmpNode;28 }29 30 return OMCI_LIST_OK;31 }
因为OmciAppendListNode和OmciPrependListNode已暗含“正序”和“逆序”的意思，故仅提供OmciTraverseListNode函数，而无需再增加逆序遍历的接口(除非需要同时双序遍历)。
常常需要打印输出链表结点的数据域内容，而OmciTraverseListNode接口稍显笨重。此时可使用专门的打印接口OmciPrintListNode。
1 /********************************************************************** 2 * 函数名称： OmciPrintListNode 3 * 功能描述： 打印输出链表结点的数据域内容 4 * 输入参数： T_OMCI_LIST* pList :链表指针 5 * PrintListFunc fpPrintList :打印回调函数指针 6 * 输出参数： NA 7 * 返 回 值： LIST_STATUS 8 ***********************************************************************/ 9 /* 打印回调函数原型，用来自定义链表内容打印 */10 typedef VOID (*PrintListFunc)(VOID *pNodeData, INT32U dwNodeNum);11 LIST_STATUS OmciPrintListNode(T_OMCI_LIST *pList, PrintListFunc fpPrintList)12 {13 CHECK_DOUBLE_POINTER(pList, fpPrintList, OMCI_LIST_ERROR);14 CHECK_SINGLE_POINTER(pList->pHead, OMCI_LIST_ERROR);15 CHECK_SINGLE_POINTER(pList->pHead->pNext, OMCI_LIST_ERROR);16 17 T_OMCI_LIST_NODE *pListNode = pList->pHead->pNext;18 while(pListNode != pList->pHead)19 {20 //具体打印格式交给回调函数灵活处理(可直接打印也可拷贝至本地处理后打印)21 fpPrintList(pListNode->pvNodeData, pList->dwNodeNum);22 pListNode = pListNode->pNext;23 }24 printf("\n");25 26 return OMCI_LIST_OK;27 }
对于CompareNodeFunc 和PrintListFunc，以下给出两个范例：
1 /********************************************************************** 2 * 函数名称： CompareNodeGenric 3 * 功能描述： 通用链表结点内存比较 4 * 输入参数： VOID *pvNodeData :链表结点数据指针 5 * VOID *pvData :待比较外部数据指针 6 * INT32U dwNodeDataSize :链表结点数据大小 7 * 输出参数： NA 8 * 返 回 值： 0：Equal; !0:Unequal 9 * 注意事项： 比较长度为结点数据字节数，即默认与外部数据大小一致10 ***********************************************************************/11 INT8U CompareNodeGenric(VOID *pvNodeData, VOID *pvData, INT32U dwNodeDataSize)12 {13 CHECK_DOUBLE_POINTER(pvNodeData, pvData, 1);14 return memcmp(pvNodeData, pvData, dwNodeDataSize);15 }16 /**********************************************************************17 * 函数名称： PrintListWord18 * 功能描述： 打印链表结点，结点数据域为两字节整数19 * 输入参数： VOID *pvNodeData :链表节点数据指针20 * INT32U dwNodeNum :链表节点数目21 * 输出参数： NA22 * 返 回 值： VOID23 * 注意事项： 仅作示例，未考虑字节序等问题。24 ***********************************************************************/25 VOID PrintListWord(VOID *pvNodeData, INT32U dwNodeNum)26 {27 CHECK_SINGLE_POINTER(pvNodeData, RETURN_VOID);28 printf("%d ", *((INT16U *)pvNodeData));29 }
最后，给出获取链表结点及其数据的安全接口：
1 /********************************************************************** 2 * 函数名称： OmciGetListNodeNum 3 * 功能描述： 获取链表结点数目 4 * 输入参数： T_OMCI_LIST *pList :链表指针 5 * 输出参数： NA 6 * 返 回 值： INT32U 链表结点数目 7 ***********************************************************************/ 8 INT32U OmciGetListNodeNum(T_OMCI_LIST *pList) 9 {10 CHECK_SINGLE_POINTER(pList, 0);11 return (pList->dwNodeNum);12 }13 14 /**********************************************************************15 * 函数名称： OmciGetListHead/OmciGetListTail16 * 功能描述： 获取链表头结点/尾结点指针17 * 输入参数： T_OMCI_LIST *pList :链表指针18 ***********************************************************************/19 T_OMCI_LIST_NODE* OmciGetListHead(T_OMCI_LIST *pList)20 {21 CHECK_SINGLE_POINTER(pList, NULL);22 return (pList->pHead);23 }24 T_OMCI_LIST_NODE* OmciGetListTail(T_OMCI_LIST *pList)25 {26 CHECK_SINGLE_POINTER(pList, NULL);27 return (pList->pTail);28 }29 30 /**********************************************************************31 * 函数名称： OmciGetPrevNode/OmciGetNextNode32 * 功能描述： 获取链表指定结点的前驱结点/后继结点指针33 * 输入参数： T_OMCI_LIST_NODE *pNode :指定结点的指针34 ***********************************************************************/35 T_OMCI_LIST_NODE* OmciGetPrevNode(T_OMCI_LIST_NODE *pNode)36 {37 CHECK_SINGLE_POINTER(pNode, NULL);38 return (pNode->pPrev);39 }40 T_OMCI_LIST_NODE* OmciGetNextNode(T_OMCI_LIST_NODE *pNode)41 {42 CHECK_SINGLE_POINTER(pNode, NULL);43 return (pNode->pNext);44 }45 46 /**********************************************************************47 * 函数名称： OmciGetNodeData48 * 功能描述： 获取链表指定结点的数据域49 * 输入参数： T_OMCI_LIST_NODE *pNode :指定结点的指针50 ***********************************************************************/51 VOID* OmciGetNodeData(T_OMCI_LIST_NODE *pNode)52 {53 CHECK_DOUBLE_POINTER(pNode, pNode->pvNodeData, NULL);54 return (pNode->pvNodeData);55 }
三 测试
本节将对上文实现的链表操作接口进行测试，测试函数兼作使用示例。
1 #ifdef TEST_AND_EXAMPLE 2 3 static LIST_STATUS TravPrintWord(VOID *pvNode, VOID *pvTravInfo, INT32U dwNodeDataSize) 4 { 5 CHECK_SINGLE_POINTER(pvNode, OMCI_LIST_ERROR); 6 T_OMCI_LIST_NODE *pNode = (T_OMCI_LIST_NODE *)pvNode; 7 printf("%d ", *((INT16U *)GET_NODE_DATA(pNode))); 8 return OMCI_LIST_OK; 9 }10 11 T_OMCI_LIST gExampleList = {0};12 VOID ListTestExample(VOID)13 { //本函数并非严格意义上的测试函数，主要用作示例，且示例并非最佳用法。14 INT8U ucTestIndex = 1;15 INT16U aTestListData[] = {11, 22, 33, 44, 55, 66};16 17 printf("\n<Test Case %u>: Initialization!\n", ucTestIndex++);18 OmciInitList(&gExampleList, sizeof(INT16U));19 printf("gExampleList=%p, pHead=%p, pTail=%p\n", &gExampleList,20 OmciGetListHead(&gExampleList), OmciGetListTail(&gExampleList));21 22 printf("\n<Test Case %u>: Append Node to List!\n", ucTestIndex++);23 OmciAppendListNode(&gExampleList, &aTestListData[0]);24 OmciAppendListNode(&gExampleList, &aTestListData[1]);25 OmciAppendListNode(&gExampleList, &aTestListData[2]);26 printf("OmciIsListEmpty=%u(0-Occupied; 1-Empty)\n", OmciIsListEmpty(&gExampleList));27 printf("gExampleList NodeNum=%u\n", OmciGetListNodeNum(&gExampleList));28 OmciPrintListNode(&gExampleList, PrintListWord);29 30 printf("\n<Test Case %u>: Insert Node to List!\n", ucTestIndex++);31 T_OMCI_LIST_NODE *pPrevNode = OmciGetListNodeByIndex(&gExampleList, 2);32 printf("NodeData2=%d\n", *((INT16U *)OmciGetNodeData(pPrevNode)));33 OmciInsertListNode(&gExampleList, pPrevNode, &aTestListData[4]);34 printf("gExampleList NodeNum=%u\n", OmciGetListNodeNum(&gExampleList));35 OmciPrintListNode(&gExampleList, PrintListWord);36 37 printf("\n<Test Case %u>: Remove Node from List!\n", ucTestIndex++);38 T_OMCI_LIST_NODE *pDeleteNode = OmciLocateListNode(&gExampleList, &aTestListData[1], CompareNodeGenric);39 OmciRemoveListNode(&gExampleList, pDeleteNode);40 printf("gExampleList NodeNum=%u\n", OmciGetListNodeNum(&gExampleList));41 OmciPrintListNode(&gExampleList, PrintListWord);42 43 printf("\n<Test Case %u>: Clear List!\n", ucTestIndex++);44 OmciClearList(&gExampleList);45 printf("gExampleList=%p, pHead=%p, pTail=%p\n", &gExampleList,46 GET_HEAD_NODE(&gExampleList), GET_TAIL_NODE(&gExampleList));47 printf("OmciIsListEmpty=%u(0-Occupied; 1-Empty)\n", OmciIsListEmpty(&gExampleList));48 printf("gExampleList NodeNum=%u\n", OmciGetListNodeNum(&gExampleList));49 50 printf("\n<Test Case %u>: Prepend Node to List!\n", ucTestIndex++);51 OmciPrependListNode(&gExampleList, &aTestListData[3]);52 OmciPrependListNode(&gExampleList, &aTestListData[4]);53 OmciPrependListNode(&gExampleList, &aTestListData[5]);54 printf("OmciIsListEmpty=%u(0-Occupied; 1-Empty)\n", OmciIsListEmpty(&gExampleList));55 printf("gExampleList NodeNum=%u\n", OmciGetListNodeNum(&gExampleList));56 OmciPrintListNode(&gExampleList, PrintListWord);57 58 T_OMCI_LIST_NODE *pListNode = NULL;59 LIST_ITER_LOOP(&gExampleList, pListNode)60 {61 printf("%d ", *((INT16U *)GET_NODE_DATA(pListNode)));62 }63 printf("\n");64 65 OmciTraverseListNode(&gExampleList, NULL, TravPrintWord);66 printf("\n");67 68 printf("\n<Test Case %u>: Destory List!\n", ucTestIndex++);69 OmciDestroyList(&gExampleList);70 printf("gExampleList=%p, pHead=%p, pTail=%p\n", &gExampleList,71 GET_HEAD_NODE(&gExampleList), GET_TAIL_NODE(&gExampleList));72 printf("gExampleList NodeNum=%u\n", OmciGetListNodeNum(&gExampleList));73 printf("OmciIsListEmpty=%u(0-Occupied; 1-Empty; 2-Null)\n", GetListOccupation(&gExampleList));74 return;75 }76 77 #endif
在上述测试代码中，Prepend或Append结点的代码若用OmciInsertListNode实现，如下：
1 OmciInsertListNode(&gExampleList, OmciGetListHead(&gExampleList), &aTestListData[3]);2 OmciInsertListNode(&gExampleList, OmciGetListHead(&gExampleList), &aTestListData[4]);3 OmciInsertListNode(&gExampleList, OmciGetListHead(&gExampleList), &aTestListData[5]);4 //Or5 OmciInsertListNode(&gExampleList, OmciGetListTail(&gExampleList), &aTestListData[1]);6 OmciInsertListNode(&gExampleList, OmciGetListTail(&gExampleList), &aTestListData[2]);7 OmciInsertListNode(&gExampleList, OmciGetListTail(&gExampleList), &aTestListData[3]);
测试结果如下所示：
1 <Test Case 1>: Initialization! 2 gExampleList=0x804bc8c, pHead=0x8b39010, pTail=0x8b39010 3 4 <Test Case 2>: Append Node to List! 5 OmciIsListEmpty=0(0-Occupied; 1-Empty) 6 gExampleList NodeNum=3 7 11 22 33 8 9 <Test Case 3>: Insert Node to List!10 NodeData2=2211 gExampleList NodeNum=412 11 22 55 33 13 14 <Test Case 4>: Remove Node from List!15 gExampleList NodeNum=316 11 55 33 17 18 <Test Case 5>: Clear List!19 gExampleList=0x804bc8c, pHead=0x8b39010, pTail=0x8b3901020 OmciIsListEmpty=1(0-Occupied; 1-Empty)21 gExampleList NodeNum=022 23 <Test Case 6>: Prepend Node to List!24 OmciIsListEmpty=0(0-Occupied; 1-Empty)25 gExampleList NodeNum=326 66 55 44 27 66 55 44 28 66 55 44 29 30 <Test Case 7>: Destory List!31 gExampleList=0x804bc8c, pHead=(nil), pTail=(nil)32 gExampleList NodeNum=033 [GetListOccupation(140)]Null Pointer: pList->pHead!34 OmciIsListEmpty=2(0-Occupied; 1-Empty; 2-Null)
四 附注
悬垂指针(Dangling pointer)和野指针(Wild pointer)
- 悬垂指针：所指向的对象被释放或收回，但该指针仍指向原对象的内存地址。
- 野指针：指针在使用之前未进行必要的初始化(未显式初始化的静态指针不是野指针)。
可见，悬垂指针和野指针均指向不合法的对象，应禁止读写其指向的内存。野指针简单且易于处理，以下主要讨论悬垂指针。
在C语言中，当指针所指向的动态内存被显式地释放(free)后，该指针就成为悬垂指针。若通过悬垂指针访问或修改已释放的动态分配内存，则可能引发难以排查的故障(尤其当原对象内存分配作他用时)。若指针是函数内的自动变量，函数退出时会被自动销毁；否则，最好在释放动态内存后将该指针置空(NULL)。虽然将悬垂指针重新置空的做法可能隐藏诸如double free之类的逻辑问题，但却使得对它的读写错误更容易暴露(尤其是在多线程环境中)。
在C语言中，可通过下述两种free替代版本来尽可能避免悬垂指针错误：
1 #define SAFE_FREE((pointer)) do{ 2 if(pointer != NULL){ 3 free(pointer); 4 pointer = NULL; 5 }while(0); 6 7 void SafeFree(void **pointer) 8 { 9 if(pointer != NULL)10 {11 free(*pointer);12 *pointer = NULL;13 }14 }
然而，当指向动态分配内存的指针存在多个副本且散布程序各处时，该技术不会置空其他指针变量，从而导致释放后指针行为的不一致。因此，编码者应保证每个指针都有其明确的用途和生存期。
注意，因为C语言的值传递特性，现有的free库函数内不可能将入参指针置空。若要达到置空的目的，必须传入二级指针，如SafeFree。但SafeFree必然与其内存分配版本(如SafeAlloc)的入参类型不一致，这会增加使用者出错的机率。而由上面的讨论可知，即使置空当前入参指针，也无法清除其副本。因此，最好由调用者自行决定如何置空。至于作者倾向于free还是SafeFree，可参考《关于Linux系统basename函数缺陷的思考》一文，或者试想下逐级释放的顺序性。
另一种常见的悬垂指针产生于试图返回栈上分配的局部变量的地址。详见《已释放的栈内存》一文。
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