Linux驱动中数据结构怎么选 - 问答

在Linux驱动开发中，选择合适的数据结构对于代码的可读性、可维护性和性能至关重要。以下是一些常见的数据结构及其适用场景：

1. 链表（Linked List）

适用场景：当需要频繁插入和删除元素时。
优点：插入和删除操作的时间复杂度为O(1)。
缺点：随机访问元素的时间复杂度为O(n)。

struct list_head {
    struct list_head *next, *prev;
};

#define LIST_HEAD_INIT(name) { &(name), &(name) }

#define LIST_HEAD(name) \
    struct list_head name = LIST_HEAD_INIT(name)

static inline void INIT_LIST_HEAD(struct list_head *list)
{
    list->next = list;
    list->prev = list;
}

static inline void list_add(struct list_head *new, struct list_head *head)
{
    struct list_head *next = head->next;
    new->next = next;
    new->prev = head;
    next->prev = new;
    head->next = new;
}

2. 数组（Array）

适用场景：当需要快速随机访问元素时。
优点：随机访问元素的时间复杂度为O(1)。
缺点：插入和删除操作的时间复杂度为O(n)。

int array[10];

3. 哈希表（Hash Table）

适用场景：当需要快速查找、插入和删除元素时。
优点：查找、插入和删除操作的平均时间复杂度为O(1)。
缺点：需要处理哈希冲突，且内存占用可能较高。

#include <linux/hashtable.h>

DECLARE_HASHTABLE(my_hash, 8); // 8是桶的数量

struct my_struct {
    int key;
    int value;
};

static inline int hash_function(int key)
{
    return key % 8;
}

static inline void insert_hash(struct my_struct *entry)
{
    hashtable_add(my_hash, &entry->key, sizeof(entry->key), entry);
}

static inline struct my_struct *find_hash(int key)
{
    return hashtable_lookup(my_hash, &key, sizeof(key));
}

4. 树（Tree）

适用场景：当需要有序存储和快速查找元素时。
优点：查找、插入和删除操作的时间复杂度为O(log n)。
缺点：实现和维护相对复杂。

#include <linux/rbtree.h>

struct my_struct {
    int key;
    int value;
    struct rb_node node;
};

static inline void insert_tree(struct my_struct *entry)
{
    rb_link_node(&entry->node, NULL, &root.rb_node, rb_int_cmp);
    rb_insert_color(&entry->node, &root);
}

static inline struct my_struct *find_tree(int key)
{
    struct rb_node *node = root.rb_node;
    while (node) {
        struct my_struct *entry = container_of(node, struct my_struct, node);
        if (key == entry->key)
            return entry;
        if (key < entry->key)
            node = node->rb_left;
        else
            node = node->rb_right;
    }
    return NULL;
}

5. 队列（Queue）

适用场景：当需要先进先出（FIFO）的数据结构时。
优点：插入和删除操作的时间复杂度为O(1)。
缺点：随机访问元素不可行。

#include <linux/kfifo.h>

DECLARE_KFIFO(my_fifo, int, 128); // 128是队列的最大容量

static inline void init_fifo(struct kfifo *fifo)
{
    kfifo_init(fifo, my_fifo.buffer, sizeof(my_fifo.buffer));
}

static inline void enqueue(struct kfifo *fifo, int value)
{
    kfifo_in(fifo, &value, sizeof(value));
}

static inline int dequeue(struct kfifo *fifo)
{
    int value;
    kfifo_out(fifo, &value, sizeof(value));
    return value;
}

总结

选择合适的数据结构需要根据具体的应用场景和需求来决定。例如：

如果需要频繁插入和删除元素，链表是一个不错的选择。
如果需要快速随机访问元素，数组可能更合适。
如果需要快速查找、插入和删除元素，哈希表是一个好选择。
如果需要有序存储和快速查找元素，树结构是一个好选择。
如果需要先进先出的数据结构，队列是一个不错的选择。

在实际开发中，可能需要结合多种数据结构来满足不同的需求。

0 赞

0 踩