container of()函數簡介

在linux 內核編程中，會常常見到一個宏函數container_of(ptr,type,member), 可是當你經過追蹤源碼時，像咱們這樣的通常人就會絕望了（這一堆都是什麼呀？ 函數還能夠這樣定義？？？ 怎麼還有0呢？？？  哎，算了，仍是放棄吧。。。）。 這就是內核大佬們厲害的地方，隨便兩行代碼就讓咱們懷疑人生，凡是都須要一個過程，慢慢來吧。

        其實，原理很簡單：  已知結構體type的成員member的地址ptr，求解結構體type的起始地址。

                  type的起始地址 = ptr - size      (這裏須要都轉換爲char *，由於它爲單位字節)。

       到此，該函數已經講完，是否是很簡單？？？ 其實也不是，這裏並無提到size如何計算，而令咱們頭暈的正是這裏。

    好吧，先上container of函數原型：

1. #define container_of(ptr, type, member) ({ \

2. const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr); \

3. (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})

    其次爲 offserof 函數原型：

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

  怎麼樣，是否是很炫？  好吧，下面開始揭開面紗：

  （一）0 指針的使用    （本身給的名字，不知有木問題）

            讓事實說話：

1. #include<stdio.h>

2.  

3. struct test

4. {

5. char i ;

6. int j;

7. char k;

8. };

9.  

10. int main()

11. {

12. struct test temp;

13. printf("&temp = %p\n",&temp);

14. printf("&temp.k = %p\n",&temp.k);

15. printf("&((struct test *)0)->k = %d\n",((int)&((struct test *)0)->k));

16.  

17. }

 編譯運行，能夠獲得以下結果：

1. &temp = 0xbf9815b4

2. &temp.k = 0xbf9815bc

3. &((struct test *)0)->k = 8

 什麼意思看到了吧，自定義的結構體有三個變量：i，j，k。 由於有字節對齊要求，因此該結構體大小爲4bytes * 3 =12 bytes.   而&（（struct test *）0）->k 的做用就是求 k到結構體temp起始地址的字節數大小（就是咱們的size）。在這裏0被強制轉化爲struct test *型， 它的做用就是做爲指向該結構體起始地址的指針，就是做爲指向該結構體起始地址的指針，就是做爲指向該結構體起始地址的指針， 而&（（struct test *）0）->k  的做用即是求k到該起始指針的字節數。。。實際上是求相對地址，起始地址爲0，則&k的值即是size大小（注：打印時由於須要整型，因此有個int強轉）因此咱們即可以求咱們須要的 size 了  。 好吧，一不當心把 offsetof() 函數的功能給講完了：：：

 

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

此次再看就順眼了吧（底層爲何是這樣我仍是不懂。。。只知道這樣確實能夠） ，  因此offsetof（）的做用就是求咱們求之不得的size, 並以size_t形式返回（size_t： 無符號整型）。

（二） 內核編程的嚴謹性   

 

1. #define container_of(ptr, type, member) ({ \

2. const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr); \

3. (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})

    這裏咱們只看第二行：

const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr); 

  它的做用是什麼呢？ 其實沒什麼做用（勿噴勿噴，讓我把話說完），但就形式而言 _mptr = ptr,  那爲何要要定義一個同樣的變量呢？？？ 其實這正是內核人員的牛逼之處：若是開發者使用時輸入的參數有問題：ptr與member類型不匹配，編譯時便會有warnning， 可是若是去掉改行，那個就沒有了，而這個警告偏偏是必須的（防止出錯有不知道錯誤在哪裏）。。。這嚴謹性能夠吧

 

typeof( ((type *)0)->member )

   它的做用是獲取member的類型僅此而已。至此基本結束

（三） 總結

       container_of（ptr, type,member）函數的實現包括兩部分：

           1.  判斷ptr 與 member 是否爲贊成類型

           2.  計算size大小，結構體的起始地址 = (type *)((char *)ptr - size)   (注：強轉爲該結構體指針)

    如今咱們知道container_of()的做用就是經過一個結構變量中一個成員的地址找到這個結構體變量的首地址。     container_of(ptr,type,member),這裏面有ptr,type,member分別表明指針、類型、成員。