container_of 详解

container_of 详解

container_of宏是用在已知一个struct中的元素地址，计算出此元素所在结构体的首地址。

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一、定义

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

其中 ptr 指的是元素的指针，type是结构体的类型，member是元素类型。
举个例子：

#include
#include

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

struct Test{
        int m_a;
        int m_b;
        int m_c;
};

int main()
{
        struct Test test;
        test.m_b = 1;
        int* ptr = &(test.m_b);

        printf("container_of_addr = %x\n test_addr = %x\n", \
                container_of(ptr, struct Test, m_b), &test);

        return 0;
}

运行结果：

container_of_addr = 1429a730
test_addr = 1429a730

从这里可以看出，通过一个struct的成员的地址 ptr ，结构体的类型 struct Test，成员名 m_b。就可以得到ptr所对应的结构体变量的首地址。

二、原理

原理其实很简单，一句话就可以概括，就是通过元素的地址减去结构体成员在结构体中的地址偏移。如下图：

其中：offsetof(type, member)函数就是用来求offset（结构体成员在结构体中的地址偏移）。来看一看offsetof的定义：

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

这里的 (type *)0 表示，骗编译器我有一个起始地址为0的类型为type的变量，&((TYPE *)0)->MEMBER 所以member的地址就是member在struct中的地址偏移。
通过 head = ptr - offset 就可以得到struct的首地址，再将head强制转换为相应的struct类型的指针即可。