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struct rb_node { unsigned long __rb_parent_color; struct rb_node *rb_right; struct rb_node *rb_left; } __attribute__((aligned(sizeof(long)))); /* The alignment might seem pointless, but allegedly CRIS needs it */ 解释

这段代码定义了一个红黑树(Red-Black Tree)的节点结构 rb_node,常见于 Linux 内核中的红黑树实现。以下是逐行解析:


1. unsigned long __rb_parent_color

  • 作用:存储父节点指针和节点颜色。
  • 实现技巧
    • 利用指针地址的低两位(对齐要求下,指针地址通常是 48 字节对齐,最低位为 0)存储额外信息。
    • 最低位表示节点颜色(通常 0=红色,1=黑色)。
    • 剩余高位部分存储父节点的实际地址(通过掩码操作清除低两位后获取)。
  • 示例: “`c // 获取父指针(屏蔽低2位) #define rb_parent® ((struct rb_node *)(®->__rb_parent_color & ~3))

// 获取颜色(取最低位) #define rb_is_red® (!(®->__rb_parent_color & 1)) “`


2. 左右子节点指针

  • struct rb_node *rb_right:指向右子节点。
  • struct rb_node *rb_left:指向左子节点。

3. __attribute__((aligned(sizeof(long))))

  • 作用:强制结构体按 sizeof(long)(通常为4或8字节)对齐。
  • 原因
    1. 内存对齐优化:确保 __rb_parent_color 的最低两位始终为0,从而安全地用于存储颜色信息。
    2. 兼容性需求:注释提到 CRIS架构需要这种对齐方式(可能是历史原因或硬件限制)。

关键点总结

  • 空间优化:通过指针地址的未使用位存储颜色信息,节省了额外的 color字段。
  • 线程安全与性能:依赖内存对齐和原子操作保证并发安全(Linux内核场景)。
  • 可移植性:显式对齐确保跨平台行为一致。

如果需要进一步分析红黑树的操作逻辑(如插入、旋转等),可以继续探讨!


内容由零声教学AI助手提供,问题来源于学员提问

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