linux 内核的 container_of 作用及其实现

 

在介绍 container_of 之前，首先了解一下 关键字 typeof。typeof 关键字是GNU C 扩展的关键字，其作用是：获取变量的类型。当使用该关键字时，不能包含标准C （ANSIC89、ISOC99）相关的编译选项，否则会报错。

关于 GNU C的扩展，https://blog.csdn.net/li_hongzhen/article/details/83505481 中有相关的说明。

 

container_of 是linux内核的一个宏定义，作用是：已知结构体中某一成员的地址，反推出结构体的首地址。其原理是：

首先，获取该结构体成员的在结构体中的位置，即：该成员相对结构体首地址的偏移；

然后，该成员的地址减去  相对于结构体收地的偏移量   就是结构体的首地址。

container_of 在内核中的定义：

/**
 * 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) );})

container_of 参数说明：

ptr：          结构体成员的地址 

type：       结构体的类型

member： 结构体的成员

 

container_of 分解：

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

获取结构体成员 ptr 的类型，并定义了一个该类型的指针变量 __mptr，把  ptr 赋值给 __mptr

(type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) )：

结构体成员 ptr 的地址（即：__mptr）减去 prt 相对于结构体首地址的偏移量，由此获取 ptr 所在结构体的首地址。

 

宏定义 offsetof 的说明：

offsetof 的作用是获取某一结构体成员在该结构体中的位置，即：该成员相对于其所在结构体首地址的偏移量。内核中的定义如下：

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

实现原理是：把 0 地址强制转换成 TYPE 类型的指针变量，然后返回结构体成员 MEMBER 的地址。此时该结构体成员  MEMBER 的地址就是 MEMBER 相对于结构体首地址的偏移量。这里只是进行了读操作，并没有写操作，所有不会出现非法指针访问的错误。