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offsetof与container_of宏分析

2018-09-12 11:32 出处:清屏网 人气: 评论(0

offsetof宏:结构体成员相对结构体的偏移位置

container_of:根据结构体成员的地址来获取结构体的地址

offsetof 宏

原型:

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

(TYPE *)0 非常巧妙,告诉编译器有一个指向结构体 TYPE 的指针,其地址是0,然后取该指针的 MEMBER 地址 &((TYPE *)0)->MEMBER ,因为基址是0,所以这时获取到的 MEMBER 的地址就是相当于在结构体 TYPE 中的偏移量了。

Example:

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <stddef.h>

struct TYPE{
    int mem;
    int member;
};

int main()
{
    struct TYPE type;
    printf("&type = %p\n", &type);
    printf("&type.member = %p\n", &type.member);
    printf("&((struct type *)0)->member = %lu\n", ((size_t)&((struct TYPE *)0)->member) );
    printf("offsetof(struct TYPE member) = %zd\n", offsetof(struct TYPE, member));
    return 0;
}
/*
result:
&type = 0x7ffc1104a110
&type.member = 0x7ffc1104a114
&((struct type *)0)->member = 4
offsetof(struct TYPE member) = 4
*/

container_of 宏

原型:linux-4.18.5

/**
 * container_of - cast a member of a structure out to the containing structure
 * @ptr:    the pointer to the member.
 * @type:   the type of the container struct this is embedded in.
 * @member: the name of the member within the struct.
 *
 */
#define container_of(ptr, type, member) ({              \
    void *__mptr = (void *)(ptr);                   \
    BUILD_BUG_ON_MSG(!__same_type(*(ptr), ((type *)0)->member) &&   \
             !__same_type(*(ptr), void),            \
             "pointer type mismatch in container_of()");    \
    ((type *)(__mptr - offsetof(type, member))); })

网上所见更多是底下这个版本:

#define container_of(ptr, type, member) ({      \   
 const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr);    \  
  (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})
第一部分: void *__mptr = (void *)(ptr);const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr);

两个的差别在于 __mptr 的类型一个是 void * ,一个是 type *。

void * 较为容易理解,下面来看看 type *:

关于 typeof 关键字其作用是返回变量的类型,简单理解就是如下,详细可参见 GCC typeof在kernel中的使用——C语言的“编译时多态”

int a;
typeof(a) b; //这等同于int b;
typeof(&a) c; //这等同于int* c;

因此 const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr); 的作用就是通过 typeof 获取结构体成员 member 的类型,然后定义一个这个类型的指针变量 __mptr 并将其赋值为 ptr。

第二部分: (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) ) ,通过 offsetof 宏计算出 member 在 type 中的偏移,然后用 member 的实际地址 __mptr 减去偏移,得到 type 的起始地址。从上面关于 offsetof 宏的 Example 也可以验证这一点:

&type.member = 0x7ffc1104a114 - &((struct type *)0)->member = 4 = &type = 0x7ffc1104a110

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本文标签: offsetofcontainer_of

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