linux中container of()函數(shù)的作用是什么

本篇文章為大家展示了linux中container of()函數(shù)的作用是什么，內(nèi)容簡明扼要并且容易理解，絕對能使你眼前一亮，通過這篇文章的詳細介紹希望你能有所收獲。

前言

在linux 內(nèi)核編程中，會經(jīng)常見到一個宏函數(shù)container_of(ptr,type,member), 但是當你通過追蹤源碼時，像我們這樣的一般人就會絕望了（這一堆都是什么呀？ 函數(shù)還可以這樣定義？？？ 怎么還有0呢？？？  哎，算了，還是放棄吧。。。）。 這就是內(nèi)核大佬們厲害的地方，隨便兩行代碼就讓我們懷疑人生，凡是都需要一個過程，慢慢來吧。

        其實，原理很簡單：  已知結(jié)構(gòu)體type的成員member的地址ptr，求解結(jié)構(gòu)體type的起始地址。

                  type的起始地址 = ptr - size      (這里需要都轉(zhuǎn)換為char *，因為它為單位字節(jié))。

       到此，該函數(shù)已經(jīng)講完，是不是很簡單？？？ 其實也不是，這里并沒有提到size如何計算，而令我們頭暈的正是這里。

    好吧，先上container of函數(shù)原型：

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

    其次為 offserof 函數(shù)原型：

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

  怎么樣，是不是很炫？  好吧，下面開始揭開面紗：

  （一）0 指針的使用    （自己給的名字，不知有木問題）

            讓事實說話：

#include<stdio.h>
 
struct test
{
	char i ;
	int j;
	char k;
};
 
int main()
{
	struct test temp;
	printf("&temp = %p\n",&temp);   
	printf("&temp.k = %p\n",&temp.k);
	printf("&((struct test *)0)->k = %d\n",((int)&((struct test *)0)->k));
 
}

 編譯運行，可以得到如下結(jié)果：

&temp = 0xbf9815b4
&temp.k = 0xbf9815bc
&((struct test *)0)->k = 8

 什么意思看到了吧，自定義的結(jié)構(gòu)體有三個變量：i，j，k。 因為有字節(jié)對齊要求，所以該結(jié)構(gòu)體大小為4bytes * 3 =12 bytes.   而&（（struct test *）0）->k 的作用就是求 k到結(jié)構(gòu)體temp起始地址的字節(jié)數(shù)大?。ň褪俏覀兊膕ize）。在這里0被強制轉(zhuǎn)化為struct test *型， 它的作用就是作為指向該結(jié)構(gòu)體起始地址的指針，就是作為指向該結(jié)構(gòu)體起始地址的指針，就是作為指向該結(jié)構(gòu)體起始地址的指針， 而&（（struct test *）0）->k  的作用便是求k到該起始指針的字節(jié)數(shù)。。。其實是求相對地址，起始地址為0，則&k的值便是size大?。ㄗⅲ捍蛴r因為需要整型，所以有個int強轉(zhuǎn)）所以我們便可以求我們需要的 size 了  。 好吧，一不小心把 offsetof() 函數(shù)的功能給講完了：：：

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

這次再看就順眼了吧（底層為什么是這樣我還是不懂。。。只知道這樣確實可以） ，  所以offsetof（）的作用就是求我們夢寐以求的size, 并以size_t形式返回（size_t： 無符號整型）。

（二） 內(nèi)核編程的嚴謹性  

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

    這里我們只看第二行：

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

  它的作用是什么呢？ 其實沒什么作用（勿噴勿噴，讓我把話說完），但就形式而言 _mptr = ptr,  那為什么要要定義一個一樣的變量呢？？？ 其實這正是內(nèi)核人員的牛逼之處：如果開發(fā)者使用時輸入的參數(shù)有問題：ptr與member類型不匹配，編譯時便會有warnning， 但是如果去掉改行，那個就沒有了，而這個警告恰恰是必須的（防止出錯有不知道錯誤在哪里）。。。這嚴謹性可以吧

typeof( ((type *)0)->member )

   它的作用是獲取member的類型僅此而已。至此基本結(jié)束

（三） 總結(jié)

       container_of（ptr, type,member）函數(shù)的實現(xiàn)包括兩部分：

           1.  判斷ptr 與 member 是否為同意類型

           2.  計算size大小，結(jié)構(gòu)體的起始地址 = (type *)((char *)ptr - size)   (注：強轉(zhuǎn)為該結(jié)構(gòu)體指針)

    現(xiàn)在我們知道container_of()的作用就是通過一個結(jié)構(gòu)變量中一個成員的地址找到這個結(jié)構(gòu)體變量的首地址。

    container_of(ptr,type,member),這里面有ptr,type,member分別代表指針、類型、成員。

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