redis源码学习_链表

redis的链表是双向链表，该链表不带头结点，具体如下：

主要总结一下adlist.c和adlist.h里面的关键结构体和函数。

链表节点结构如下：

/*
 * 双端链表节点
 */
typedef struct listNode {

    // 前置节点
    struct listNode *prev; //如果是list的头结点，则prev指向NULL

    // 后置节点
    struct listNode *next;//如果是list尾部结点，则next指向NULL

    // 节点的值
    void *value;

} listNode;

链表结构如下：

/*
 * 双端链表结构
 */
typedef struct list {

    // 表头节点
    listNode *head;

    // 表尾节点
    listNode *tail;

    // 节点值复制函数
    void *(*dup)(void *ptr);

    // 节点值释放函数
    void (*free)(void *ptr);

    // 节点值对比函数
    int (*match)(void *ptr, void *key);

    // 链表所包含的节点数量，有了这个我们获得链表长度的时间复杂度就是O(1)了
    unsigned long len;

} list;

链表迭代器的结构如下：

/*
 * 双端链表迭代器
 */
typedef struct listIter {

    // 当前迭代到的节点
    listNode *next;

    // 迭代的方向
    int direction; //取值AL_START_HEAD等

} listIter;

里面涉及的函数中，增、删的比较简单，就是结构里面没有带头结点，所以需要单独判断一下头结点的特殊情况。另外对于尾节点的操作也需要考虑一下特殊情况。

listAddNodeHead：将一个包含给定值的新节点添加到给定链表的表头

/* Add a new node to the list, to head, contaning the specified 'value'
 * pointer as value.
 *
 * On error, NULL is returned and no operation is performed (i.e. the
 * list remains unaltered).
 * On success the 'list' pointer you pass to the function is returned. */
/*
 * 将一个包含有给定值指针 value 的新节点添加到链表的表头
 *
 * 如果为新节点分配内存出错，那么不执行任何动作，仅返回 NULL
 *
 * 如果执行成功，返回传入的链表指针
 *
 * T = O(1)
 */
list *listAddNodeHead(list *list, void *value)
{
    listNode *node;

    // 为节点分配内存
    if ((node = zmalloc(sizeof(*node))) == NULL)
        return NULL;

    // 保存值指针
    node->value = value;

    // 添加节点到空链表
    if (list->len == 0) {
        list->head = list->tail = node;
        node->prev = node->next = NULL;
    // 添加节点到非空链表
    } else {
        node->prev = NULL;
        node->next = list->head;
        list->head->prev = node;
        list->head = node;
    }

    // 更新链表节点数
    list->len++;

    return list;
}

listAddNodeTail：将一个包含给定值的新节点添加到给定链表的表尾

/* Add a new node to the list, to tail, containing the specified 'value'
 * pointer as value.
 *
 * On error, NULL is returned and no operation is performed (i.e. the
 * list remains unaltered).
 * On success the 'list' pointer you pass to the function is returned. */
/*
 * 将一个包含有给定值指针 value 的新节点添加到链表的表尾
 *
 * 如果为新节点分配内存出错，那么不执行任何动作，仅返回 NULL
 *
 * 如果执行成功，返回传入的链表指针
 *
 * T = O(1)
 */
list *listAddNodeTail(list *list, void *value)
{
    listNode *node;

    // 为新节点分配内存
    if ((node = zmalloc(sizeof(*node))) == NULL)
        return NULL;

    // 保存值指针
    node->value = value;

    // 目标链表为空
    if (list->len == 0) {
        list->head = list->tail = node;
        node->prev = node->next = NULL;
    // 目标链表非空
    } else {
        node->prev = list->tail;
        node->next = NULL;
        list->tail->next = node;
        list->tail = node;
    }

    // 更新链表节点数
    list->len++;

    return list;
}

listInsertNode：将一个包含给定值的新节点添加到给定节点的之前或者之后

/*
 * 创建一个包含值 value 的新节点，并将它插入到 old_node 的之前或之后
 *
 * 如果 after 为 0 ，将新节点插入到 old_node 之前。
 * 如果 after 为 1 ，将新节点插入到 old_node 之后。
 *
 * T = O(1)
 */
list *listInsertNode(list *list, listNode *old_node, void *value, int after) {
    listNode *node;

    // 创建新节点
    if ((node = zmalloc(sizeof(*node))) == NULL)
        return NULL;

    // 保存值
    node->value = value;

    // 将新节点添加到给定节点之后
    if (after) {
        node->prev = old_node;
        node->next = old_node->next;
        // 给定节点是原表尾节点
        if (list->tail == old_node) {
            list->tail = node;
        }
    // 将新节点添加到给定节点之前
    } else {
        node->next = old_node;
        node->prev = old_node->prev;
        // 给定节点是原表头节点
        if (list->head == old_node) {
            list->head = node;
        }
    }

    // 更新新节点的前置指针
    if (node->prev != NULL) {
        node->prev->next = node;
    }
    // 更新新节点的后置指针
    if (node->next != NULL) {
        node->next->prev = node;
    }

    // 更新链表节点数
    list->len++;

    return list;
}

listDelNode：从链表中删除给定节点

/* Remove the specified node from the specified list.
 * It's up to the caller to free the private value of the node.
 *
 * This function can't fail. */
/*
 * 从链表 list 中删除给定节点 node 
 * 
 * 对节点私有值(private value of the node)的释放工作由调用者进行。
 *
 * T = O(1)
 */
void listDelNode(list *list, listNode *node)
{
    // 调整前置节点的指针
    if (node->prev)
        node->prev->next = node->next;
    else
        list->head = node->next;

    // 调整后置节点的指针
    if (node->next)
        node->next->prev = node->prev;
    else
        list->tail = node->prev;

    // 释放值
    if (list->free) list->free(node->value);

    // 释放节点
    zfree(node);

    // 链表数减一
    list->len--;
}

listGetIterator：创建一个链表迭代器，并根据传入的direction来返回链表的头或尾节点

/* Returns a list iterator 'iter'. After the initialization every
 * call to listNext() will return the next element of the list.
 *
 * This function can't fail. */
/*
 * 为给定链表创建一个迭代器，
 * 之后每次对这个迭代器调用 listNext 都返回被迭代到的链表节点
 *
 * direction 参数决定了迭代器的迭代方向：
 *  AL_START_HEAD ：从表头向表尾迭代
 *  AL_START_TAIL ：从表尾想表头迭代
 *
 * T = O(1)
 */  //获取列表list的首部阶段或者尾部结点
listIter *listGetIterator(list *list, int direction)
{
    // 为迭代器分配内存
    listIter *iter;
    if ((iter = zmalloc(sizeof(*iter))) == NULL) return NULL;

    // 根据迭代方向，设置迭代器的起始节点
    if (direction == AL_START_HEAD)
        iter->next = list->head;
    else
        iter->next = list->tail;

    // 记录迭代方向
    iter->direction = direction;

    return iter;
}

listNext：拿到下一个迭代器节点

/*
 * 返回迭代器当前所指向的节点。
 *
 * 删除当前节点是允许的，但不能修改链表里的其他节点。
 *
 * 函数要么返回一个节点，要么返回 NULL ，常见的用法是：
 *
 * iter = listGetIterator(list,<direction>);
 * while ((node = listNext(iter)) != NULL) {
 *     doSomethingWith(listNodeValue(node));
 * }
 *
 * T = O(1)
 */
listNode *listNext(listIter *iter)
{
    listNode *current = iter->next;

    if (current != NULL) {
        // 根据方向选择下一个节点
        if (iter->direction == AL_START_HEAD)
            // 保存下一个节点，防止当前节点被删除而造成指针丢失
            iter->next = current->next;
        else
            // 保存下一个节点，防止当前节点被删除而造成指针丢失
            iter->next = current->prev;
    }

    return current;
}

前面说了那么多操作，其实就是为了把它们组合起来使用，比如下面这个函数，就是上面的综合体。

listDup：复制链表

/* Duplicate the whole list. On out of memory NULL is returned.
 * On success a copy of the original list is returned.
 *
 * The 'Dup' method set with listSetDupMethod() function is used
 * to copy the node value. Otherwise the same pointer value of
 * the original node is used as value of the copied node.
 *
 * The original list both on success or error is never modified. */
/*
 * 复制整个链表。
 *
 * 复制成功返回输入链表的副本，
 * 如果因为内存不足而造成复制失败，返回 NULL 。
 *
 * 如果链表有设置值复制函数 dup ，那么对值的复制将使用复制函数进行，
 * 否则，新节点将和旧节点共享同一个指针。
 *
 * 无论复制是成功还是失败，输入节点都不会修改。
 *
 * T = O(N)
 */
list *listDup(list *orig)
{
    list *copy;
    listIter *iter;
    listNode *node;

    // 创建新链表
    if ((copy = listCreate()) == NULL)
        return NULL;

    // 设置节点值处理函数
    copy->dup = orig->dup;
    copy->free = orig->free;
    copy->match = orig->match;

    // 迭代整个输入链表
    iter = listGetIterator(orig, AL_START_HEAD);
    while((node = listNext(iter)) != NULL) {
        void *value;

        // 复制节点值到新节点
        if (copy->dup) {
            value = copy->dup(node->value);
            if (value == NULL) {
                listRelease(copy);
                listReleaseIterator(iter);
                return NULL;
            }
        } else
            value = node->value;

        // 将节点添加到链表
        if (listAddNodeTail(copy, value) == NULL) {
            listRelease(copy);
            listReleaseIterator(iter);
            return NULL;
        }
    }

    // 释放迭代器
    listReleaseIterator(iter);

    // 返回副本
    return copy;
}

最后再提一个旋转函数listRotate，也没有什么需要过多解释的。

/* Rotate the list removing the tail node and inserting it to the head. */
/*
 * 取出链表的表尾节点，并将它移动到表头，成为新的表头节点。
 *
 * T = O(1)
 */
void listRotate(list *list) {
    listNode *tail = list->tail;

    if (listLength(list) <= 1) return;

    /* Detach current tail */
    // 取出表尾节点
    list->tail = tail->prev;
    list->tail->next = NULL;

    /* Move it as head */
    // 插入到表头
    list->head->prev = tail;
    tail->prev = NULL;
    tail->next = list->head;
    list->head = tail;
}

总体来说，链表的数据结构是属于比较简单的。