Linux container_of宏詳細(xì)剖析

1 offsetof宏的原理以及作用

在使用container_of宏之前，我們先來(lái)了解下offsetof這個(gè)宏，它在Linux內(nèi)核里的源碼是這個(gè)樣子：

#define offsetof(TYPE,MEMBER) ((int) &((TYPE *)0)->MEMBER)

1.1 offsetof宏的工作原理

虛擬一個(gè)TYPE類型的結(jié)構(gòu)體變量，通過(guò)TYPE.MEMBER的方式來(lái)訪問(wèn)MEMBER成員，進(jìn)而得到MEMBER成員相對(duì)于整個(gè)結(jié)構(gòu)體首地址的偏移量。

這句話理解起來(lái)看似很抽象，&((TYPE *)0)->MEMBER相當(dāng)于得到了成員的偏移減去0地址偏移，也就是結(jié)構(gòu)體的首地址，進(jìn)而就得到了該成員相當(dāng)于整個(gè)結(jié)構(gòu)體的偏移量，接下來(lái)寫(xiě)一個(gè)例子就明白了：

1.2 offsetof宏編程案例

#include <stdio.h>
#define offsetof(TYPE,MEMBER) ((int) &((TYPE *)0)->MEMBER)
#pragma pack(4)
struct ptr
{
	char a ;
	short b ;
	int  c ;
	double d ;
};
#pragma pack()
int main(void)
{
	struct ptr Pt ;
	printf("ptr:%d\n",sizeof(struct ptr));
	//相對(duì)地址偏移量
	int offset = offsetof(struct ptr,a);
	printf("offset:%d\n",offset);
	int offset1 = offsetof(struct ptr,b);
	printf("offset1:%d\n",offset1);
	int offset2 = offsetof(struct ptr,c);
	printf("offset2:%d\n",offset2);
	int offset3 = offsetof(struct ptr,d);
	printf("offset3:%d\n",offset3);
	return 0 ;
}

運(yùn)行結(jié)果：

在案例中，我們以默認(rèn)4字節(jié)對(duì)齊得到的4個(gè)結(jié)構(gòu)體變量在結(jié)構(gòu)體中的偏移，明白了offsetof宏如何使用，就解決了我們的大疑問(wèn)了，我們來(lái)看看container_of宏怎么使用吧。

2 Linux container_of宏的原理以及作用

Linux中的container_of宏長(zhǎng)如下這個(gè)樣子，那它有什么作用呢？我們來(lái)詳細(xì)剖析一下。

#define container_of(ptr, type , member) ({ \
	const typeof(((type *)0)->member) *__mptr = (ptr) ; \
	(type *)((char *)__mptr - offsetof(type,member)) ;})

2.1 container_of宏的工作原理

先用typeof獲取變量的數(shù)據(jù)類型，也就是member成員的類型，然后將member這個(gè)成員 的指針轉(zhuǎn)成自己類型的指針，再?gòu)膐ffsetof相減，就得到整個(gè)結(jié)構(gòu)體變量的首地址了，再將該地址強(qiáng)制轉(zhuǎn)化為type *。

接下來(lái)寫(xiě)一個(gè)關(guān)于container_of宏的編程案例:

2.2 container_of宏編程案例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
//獲取結(jié)構(gòu)體成員相對(duì)于結(jié)構(gòu)體的偏移
#define offsetof(TYPE,MEMBER) ((int) &((TYPE *)0)->MEMBER)
//通過(guò)獲取結(jié)構(gòu)體中的某個(gè)成員的，反推該結(jié)構(gòu)體的指針
#define container_of(ptr, type , member) ({ \
	const typeof(((type *)0)->member) *__mptr = (ptr) ; \
	(type *)((char *)__mptr - offsetof(type,member)) ;})
//讓結(jié)構(gòu)體默認(rèn)以四字節(jié)對(duì)齊
#pragma pack(4)
struct ptr
{
    char a ;
    short b ;
    int  c ;
    double d ;
};
#pragma pack()

int main(void)
{
    struct ptr Pt ;
    struct ptr *pt ;
    printf("ptr:%d\n",sizeof(struct ptr));//16
    //獲取結(jié)構(gòu)體的首地址
    printf("ptr:%p\n",&Pt); //0028FEA8
    Pt.a = 'a';
    Pt.b = 2 ;
    Pt.c = 4 ;
    Pt.d = 12.04 ;
    //通過(guò)container_of獲取結(jié)構(gòu)體的首地址
    pt = container_of(&Pt.c, struct ptr , c);
    printf("pt:%p\n",pt);
    printf("a:%c\n",pt->a) ;
    printf("b:%d\n",pt->b) ;
    printf("c:%d\n",pt->c) ;
    printf("d:%.2lf\n",pt->d);
    return 0 ;
}

運(yùn)行結(jié)果：

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