[原创]对Linux内核中container_of宏的理解

 

原型定义: 见内核源代码的 文件， 定义如下：

487 * container_of - cast a member of a structure out to the containing structure
488   * @ptr:        the pointer to the member.
489   * @type:       the type of the container struct this is embedded in.
490   * @member:     the name of the member within the struct.
491   *
492   */
493 #define container_of(ptr, type, member) ({                      \
494          const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr);    \
495          (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})

每行前面的数字是所在的行数。 可见在这个宏定义中用到了另外两个宏：typeof 和 offsetof 。

对 typeof 的理解：

实际上， typeof 并不是宏定义，它是GCC的关键字，是GCC特有的特性。如果只知道一个变量的名字要得到其类型，并不是宏定义能够完成的，这需要编译时的信息。所以，typeof 操作是GCC内置的功能，在内核头文件和Glibc头文件中都是找不到typeof的宏定义的。

对 offsetof 的理解：

offsetof 是一个真正的宏，它定义在内核源代码文件中：

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

在这里，TYPE表示一个结构体的类型，MEMBER是结构体中的一个成员变量的名字。offsetof 宏的作用是计算成员变量 MEMBER 相对于结构体起始位置的内存偏移量，以字节（Byte）为单位。

它的计算原理是，把整数0进行强制类型转换，转换为一个 TYPE 类型的指针； 然后找到成员变量 MEMBER； 最后用取地址符 ＆ 得到 MEMBER 的地址。 因为结构体是从地址0处开始的，所以 MEMBER 的地址就是其相对于结构体起始位置的偏移量。

对 container_of 的理解：

三个参数， ptr是成员变量的指针， type是指结构体的类型， member是成员变量的名字。 container_of 的作用就是在已知某一个成员变量的名字、指针和结构体类型的情况下，计算结构体的指针，也就是计算结构体的起始地址。 计算的方法其实很简单，就是用该成员变量的指针减去它相对于结构体起始位置的偏移量。

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

在这个定义中，typeof( ((type *)0)->member ) 就是获得 member 的类型， 然后定义了一个临时的常量指针 __mptr， 指向 member 变量。 为什么不直接使用 ptr 而要多此一举呢？ 我想可能是为了避免对 ptr 及prt 指向的内容造成破坏。 把 __mptr 转换成 char * 类型， 因为 offsetof 得到的偏移量是以字节为单位。 两者相减得到结构体的起始位置， 再强制转换成 type 类型。