cdev_alloc/cdev_init、cdev_add、cdev_del

字符设备----cdev 

       cdev是linux下抽象出来的一个用来描述一个字符设备的结构体，我们在驱动中要做的事情就是申请一个cdev并把cdev注册到系统中去， dev 类型是dev_t,也就是我们的设备号，设备号就像我们的身份证号一样，号本身并没有什么特殊的意义，只有把这个号和人对应才有意义，通用设备号也需要和一个特殊的东西对应---cdev, 操作cdev的函数有：
void cdev_init(struct cdev *, const struct file_operations *);
        struct cdev *cdev_alloc(void);
        int cdev_add(struct cdev *, dev_t, unsigned);
        void cdev_del(struct cdev *);


内核中每个字符设备都对应一个 cdev 结构的变量，下面是它的定义：

linux-2.6.22/include/linux/cdev.h
struct cdev {
   struct kobject kobj;          // 每个 cdev 都是一个 kobject
   struct module *owner;       // 指向实现驱动的模块
   const struct file_operations *ops;   // 操纵这个字符设备文件的方法
   struct list_head list;       // 与 cdev 对应的字符设备文件的 inode->i_devices 的链表头
   dev_t dev;                   // 起始设备编号
   unsigned int count;       // 设备范围号大小
};

一个 cdev 一般它有两种定义初始化方式：静态的和动态的。
静态内存定义初始化：
struct cdev my_cdev;
cdev_init(&my_cdev, &fops);
my_cdev.owner = THIS_MODULE;

动态内存定义初始化：
struct cdev *my_cdev = cdev_alloc();
my_cdev->ops = &fops;
my_cdev->owner = THIS_MODULE;

两种使用方式的功能是一样的，只是使用的内存区不一样，一般视实际的需求而定。

下面贴出了两个函数的代码，以具体看一下它们之间的差异。
struct cdev *cdev_alloc(void)
{
   struct cdev *p = kzalloc(sizeof(struct cdev), GFP_KERNEL);
   if (p) {
       INIT_LIST_HEAD(&p->list);
       kobject_init(&p->kobj, &ktype_cdev_dynamic);
   }
   return p;
}

void cdev_init(struct cdev *cdev, const struct file_operations *fops)
{
   memset(cdev, 0, sizeof *cdev);
   INIT_LIST_HEAD(&cdev->list);
   kobject_init(&cdev->kobj, &ktype_cdev_default);
   cdev->ops = fops;
}
由此可见，两个函数完成都功能基本一致，只是 cdev_init() 还多赋了一个 cdev->ops 的值。

这里需要注意的是kzalloc后的空间是不需要再执行memset的，因为它本身就包含了这个操作。而memset一般作用在已经存在的空间上。

由此基本上对这两个函数有了一个基本的概念：cdev_alloc函数针对于需要空间申请的操作，而cdev_init针对于不需要空间申请的操作；因此如果你定义的是一个指针，那么只需要使用cdev_alloc函数并在其后做一个ops的赋值操作就可以了；如果你定义的是一个结构体而非指针，那么只需要使用cdev_init函数就可以了。

看到有些代码在定义一个指针后使用了cdev_alloc函数，紧接着又使用了cdev_init函数，这个过程不会出现错误，但只是做了一些重复的无用工作，其实完全可以不需要的。

初始化 cdev 后，需要把它添加到系统中去。为此可以调用 cdev_add() 函数。传入 cdev 结构的指针，起始设备编号，以及设备编号范围。
int cdev_add(struct cdev *p, dev_t dev, unsigned count)
{
   p->dev = dev;
   p->count = count;
   return kobj_map(cdev_map, dev, count, NULL, exact_match, exact_lock, p);
}

内核中所有都字符设备都会记录在一个 kobj_map 结构的 cdev_map 变量中。这个结构的变量中包含一个散列表用来快速存取所有的对象。kobj_map() 函数就是用来把字符设备编号和 cdev 结构变量一起保存到 cdev_map 这个散列表里。当后续要打开一个字符设备文件时，通过调用 kobj_lookup() 函数，根据设备编号就可以找到 cdev 结构变量，从而取出其中的 ops 字段。

kobj_map函数中哈希表的实现原理和前面注册分配设备号中的几乎完全一样，通过要加入系统的设备的主设备号major（major=MAJOR(dev)）来获得probes数组的索引值i（i = major % 255），然后把一个类型为struct probe的节点对象加入到probes[i]所管理的链表中，如图2-6所示。其中struct probe所在的矩形块中的深色部分是我们重点关注的内容，记录了当前正在加入系统的字符设备对象的有关信息。其中，dev是它的设备号，range是从次设备号开始连续的设备数量，data是一void *变量，指向当前正要加入系统的设备对象指针p。图2-6展示了两个满足主设备号major % 255 = 2的字符设备通过调用cdev_add之后，cdev_map所展现出来的数据结构状态。

 

图2-6  通过cdev_add向系统中加入设备

所以，简单地说，设备驱动程序通过调用cdev_add把它所管理的设备对象的指针嵌入到一个类型为struct probe的节点之中，然后再把该节点加入到cdev_map所实现的哈希链表中。

对系统而言，当设备驱动程序成功调用了cdev_add之后，就意味着一个字符设备对象已经加入到了系统，在需要的时候，系统就可以找到它。对用户态的程序而言，cdev_add调用之后，就已经可以通过文件系统的接口呼叫到我们的驱动程序。

当一个字符设备驱动不再需要的时候（比如模块卸载），就可以用 cdev_del() 函数来释放 cdev 占用的内存。
void cdev_del(struct cdev *p)
{
   cdev_unmap(p->dev, p->count);
   kobject_put(&p->kobj);
}
其中 cdev_unmap() 调用 kobj_unmap() 来释放 cdev_map 散列表中的对象。kobject_put() 释放 cdev 结构本身。

Memset  用来对一段内存空间全部设置为某个字符，一般用在对定义的字符串进行初始化为‘ ’或‘/0’；
例:chara[100];memset(a, '/0', sizeof(a));
memcpy  用来做内存拷贝，你可以拿它拷贝任何数据类型的对象，可以指定拷贝的数据长度。
例：chara[100],b[50]; memcpy(b, a, sizeof(b));注意如用sizeof(a)，会造成b的内存地址溢出。
Strcpy   就只能拷贝字符串了，它遇到'/0'就结束拷贝。
例：chara[100],b[50];strcpy(a,b);如用strcpy(b,a)，要注意a中的字符串长度（第一个‘/0’之前）是否超过50位，如超过，则会造成b的内存地址溢出。

memset主要应用是初始化某个内存空间。
memcpy是用于copy源空间的数据到目的空间中。
strcpy用于字符串copy,遇到‘/0’，将结束。