offsetof与container_of宏[总结]

1、前言

  今天在看代码时,遇到offsetof和container_of两个宏,觉得很有意思,功能很强大。offsetof是用来判断结构体中成员的偏移位置,container_of宏用来根据成员的地址来获取结构体的地址。两个宏设计的很巧妙,值得学习。linux内核中有着两个宏的定义,并在链表结构中得到应用。不得不提一下linux内核中的链表,设计的如此之妙,只需要两个指针就搞定了。后续认真研究一下这个链表结构。

2、offsetof宏

  使用offsetof宏需要包含stddef.h头文件,实例可以参考:http://www.cplusplus.com/reference/cstddef/offsetof/

  offsetof宏的定义如下:

define offsetof(type, member) (size_t)&(((type*)0)->member)

  巧妙之处在于将地址0强制转换为type类型的指针,从而定位到member在结构体中偏移位置。编译器认为0是一个有效的地址,从而认为0是type指针的起始地址。

3、container_of宏

  使用container_of宏需要包含linux/kernel.h头文件,container_of宏的定义如下所示:

define container_of(ptr, type, member) ({ \

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

container_of宏分为两部分,

第一部分:const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr);

通过typeof定义一个member指针类型的指针变量__mptr,(即__mptr是指向member类型的指针),并将__mptr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,即指向type类型的指针。

第一部分的目的是为了将统一转换为member类型指针。

4、测试程序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define LEN 10
#define offset(TYPE, MEMBER) ((size_t)  &((TYPE *)0)->MEMBER)
#define containe_of(ptr, type, member) ({ \
         const typeof (((type *)0)->member) * __mptr = (ptr);  \
         (type *) ((char*)__mptr - offset(type, member));})



int main(){

  typedef    struct info{
        int id;
        int age;
        char name[LEN];
    }info;
  size_t off_set = 0;
  off_set = offset(info, id);
  printf("id offset: %u\n" ,off_set);
  off_set = offset(info, age);
  printf("id offset: %u\n", off_set);

  off_set = offset(info, name);
  printf("id offset: %u\n", off_set);

  info *info_p = (info *)malloc(sizeof(info));
  info_p->age = 10;
  printf("the id address is %p\n", &info_p->id);
  printf("the age  address is %p \n", &info_p->age);
  info *info_p_2 = containe_of(&(info_p->age), info, age);
  printf("the age  value  is %d\n",info_p_2->age);
  printf("the info_p  address is %p\n",info_p);
  printf("the info_p_2 is %p\n",info_p_2 );


}

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