考考你：根據結構體變量地址反推結構體首地址

最近在看《Linux內核設計與實現》這本書，感受寫得很是棒，看第6章《內核數據結構》的時候，遇到兩個很是牛B的宏，據此簡單地設計一個考題，以便分析它們。

    

【題目】：

根據一個結構體某成員的名稱和地址，以及結構體的類型，計算出該結構體對象的首地址。

    

【例如】：

struct A   
{   
    int x;   
    int y;   
    int z;   
}   
   
#define GET_HEADER_ADDR(MEMBER_NAME,MEMBER_ADDR,STRUCT_TYPE) （你來實現）  
   
void main()   
{   
    struct A myTest;   
   
    int *pz = &myTest.z;  
   
    printf("addr is %d",GET_HEADER_ADDR(z,pz,struct A) );   
   
}

    

不看下面的答案，你來嘗試實現上面這個宏吧。

 

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【答案與分析過程】

    

Linux內核中，用兩個很是巧妙地宏實現了，一個是offsetof宏，另外一個是container_of宏，下面講解一下這兩個宏。

1. offsetof宏

【定義】：#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) & ((TYPE *)0)->MEMBER )

【功能】： 得到一個結構體變量成員在此結構體中的偏移量。

【例子】： 

struct A 
{ 
    int x ; 
    int y; 
    int z; 
}; 
 
void main() 
{ 
    printf("the offset of z is %d",offsetof( struct A, z )  ); 
} 
 
// 輸出結果爲 8

【分析】：

 

該宏，TYPE爲結構體類型，MEMBER 爲結構體內的變量名。

 

(TYPE *)0) 是欺騙編譯器說有一個指向結構TYPE 的指針，其地址值0 

 

(TYPE *)0)->MEMBER 是要取得結構體TYPE中成員變量MEMBER的地址. 由於基址爲0，因此，這時MEMBER的地址固然就是MEMBER在TYPE中的偏移了。

 

2. container_of宏（即實現了題目中的功能）

 

【定義】：

 

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

 

【功能】：

 

從結構體（type）某成員變量（member）指針（ptr）來求出該結構體（type）的首指針。

 

【例子】：

struct A
{
   int x ;
   int y;
   int z;
};

struct A myTest;

int *pz = &myTest.z;

struct A* getHeaderPtr( int *pz )
{
   return container_of( pz , struct A, z );
}

 

【分析】：

 

（1） typeof( ( (type *)0)->member )爲取出member成員的變量類型。

（2） 定義__mptr指針ptr爲指向該成員變量的指針(即指向ptr所指向的變量處)

（3） (char *)__mptr - offsetof(type,member)) 用該成員變量的實際地址減去該變量在結構體中的偏移，來求出結構體起始地址。

（4） ({ })這個擴展返回程序塊中最後一個表達式的值。