container_of的实现分析

在linux内核中经常可以看到container_of的身影，也是linux引以为豪的地方之一了。《linux设备驱动开发详解》132页对container_of的作用作了说明——通过结构体成员的指针找到这个成员所在结构体的指针。但没有具体分析它是怎么实现的。

下面我们先看看这个宏的定义：

/**

 * 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) ({                            \

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

        (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})

参数ptr是结构体typ的成员member的指针，我们很多时候希望得到结构体type的起始地址，也就是type的指针。

 

假设这个type在内存中的存储模型如下：

            type
      |----------|
      |          |
      |          |
      |----------|

ptr->|   member --|
      |----------|
      |          |
      |          |
      |----------|

这里，我们拆开来就好理解了：

首先，(type *)0)是把0地址转化为TYPE结构的指针（这里把0换成其它值也是一样的）；

((type *)0)->member   type结构体中的member成员；

typeof( ((type *)0)->member )  返回member的类型；

const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr);  用上面这个类型定义一个指针__mptr，并把ptr赋值给它；

(char *)__mptr   把__mptr转化成char型指针；

offsetof宏定义在[include/linux/stddef.h]中定义为：
#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER)
这里，说明一下这个宏，((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER)把0地址转化为TYPE结构的指针，然后获取该结构中MEMBER成员的指针，并将其强制转换为size_t类型。于是，由于结构从0地址开始定义，因此，这样求出的MEMBER成员地址，实际上就是它在结构中的偏移量。这也显示出了C语言中指针的强大。因为，在某个体系结构下实现的libc，结构中各个成员的偏移总是可以预见的。

现在有了member成员在type结构体中的偏移量，又有了指向member的指针__mptr，自然就可以计算出type结构的起始地址了。
小小一个宏就包括了这么多精华，可见linux的博大。

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