C++之双向链表与哈希链表用法区别实例(二百六十八)

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1.前言

本篇目的：在阅读Linux内核代码时，发现Binder驱动中的双向链表和哈希链表的挺有意思，分享给大家。

2.双向链表与哈希链表介绍

在Android的Binder区域中，双向链表（struct list_head）和哈希链表（struct hlist_node）是两种不同的数据结构，它们在实现中有一些区别和各自的作用。
首先，让我们了解这两种数据结构的基本概念：

双向链表（struct list_head）：
- 双向链表是一种数据结构，其中每个节点都包含指向前一个节点和后一个节点的指针。这使得在双向链表中，节点可以双向遍历。
- 在Linux内核中，双向链表是一种常见的数据结构，用于连接内核中的各种对象，例如进程、文件等。
- 在Binder区域，双向链表常用于维护连接Binder驱动程序的客户端和服务端之间的通信通道。它们可以帮助管理Binder对象的生命周期和通信路线。
哈希链表（struct hlist_node）：
- 哈希链表是一种特殊的链表结构，它与传统链表不同之处在于，每个节点可能连接到一个链表桶中，而不是简单地按照顺序连接。
- 在哈希链表中，节点被散列到特定的桶中，以提高检索效率。这使得在大型数据集中查找特定项的时间复杂度得到了显著改善。
- 在Android的Binder区域，哈希链表通常用于管理Binder节点的分配和释放。通过哈希链表，系统可以更有效地管理Binder对象的分配和回收，以提高性能和资源利用率。

现在来比较双向链表和哈希链表在Binder区域中的作用和区别：

作用：
- 双向链表用于维护Binder通信通道的连接关系，帮助管理客户端和服务端之间的通信路线。
- 哈希链表用于管理Binder对象的分配和释放，以提高资源管理的效率和性能。
区别：
- 双向链表提供了顺序访问节点的能力，而哈希链表则通过散列将节点分布到不同的桶中，提高了查找效率。
- 双向链表的节点包含指向前一个和后一个节点的指针，而哈希链表的节点可能包含指向桶中下一个节点的指针。

总的来说，在Android的Binder区域中，双向链表和哈希链表都是重要的数据结构，用于管理Binder对象和通信通道，但它们在实现方式和作用上略有不同，以满足不同的需求和优化性能。

Android的Binder驱动数据结构

在Android的Binder驱动数据结构中，struct list_head 表示双向链表，而 struct hlist_head 和 struct hlist_node 表示哈希链表的头部和节点。
1.双向链表 struct list_head
每个 struct list_head 结构包含两个指针，分别指向下一个节点和前一个节点，因此构成了一个双向链表。
用途：双向链表通常用于存储元素的有序集合，并且支持在常量时间内对链表中的元素进行插入、删除和前向/后向遍历。
2.哈希链表 struct hlist_head 和 struct hlist_node
struct hlist_head 表示哈希链表的头部，其中包含一个指向链表的第一个节点的指针。
struct hlist_node 表示哈希链表中的节点，每个节点包含一个指向下一个节点的指针以及一个指向前一个节点指针的指针。
用途：哈希链表通常用于在哈希表中解决哈希冲突。每个桶对应一个哈希链表，这样相同哈希值的键值对可以通过链表链接在一起。

3.代码实例

<1>.双向链表代码实例

#include <iostream>// 双向链表节点结构
struct list_head {struct list_head *next, *prev;
};int main() {// 创建双向链表struct list_head list;struct list_head node1, node2, node3;// 初始化双向链表头list.next = &node1;list.prev = &node3;// 初始化节点node1.next = &node2;node1.prev = &list;node2.next = &node3;node2.prev = &node1;node3.next = &list;node3.prev = &node2;// 遍历双向链表并打印节点地址struct list_head *pos;std::cout << "双向链表节点地址：";for (pos = list.next; pos != &list; pos = pos->next) {std::cout << pos << " ";}std::cout << std::endl;return 0;
}

<2>.哈希链表代码实例

#include <iostream>// 哈希链表头结构
struct hlist_head {struct hlist_node *first;
};// 哈希链表节点结构
struct hlist_node {struct hlist_node *next, **pprev;
};int main() {// 创建哈希链表struct hlist_head hash_table[10];struct hlist_node node1, node2, node3;// 初始化哈希链表头for (int i = 0; i < 10; ++i) {hash_table[i].first = NULL;}// 初始化节点node1.next = &node2;node1.pprev = &hash_table[0].first;node2.next = &node3;node2.pprev = &node1.next;node3.next = NULL;node3.pprev = &node2.next;// 遍历哈希链表并打印节点地址std::cout << "哈希链表节点地址：";struct hlist_node *hpos;for (hpos = hash_table[0].first; hpos != NULL; hpos = hpos->next) {std::cout << hpos << " ";}std::cout << std::endl;return 0;
}