考考你：根据结构体变量地址反推结构体首地址

     最近在看《Linux内核设计与实现》这本书，感觉写得非常棒，看第6章《内核数据结构》的时候，遇到两个非常牛B的宏，据此简单地设计一个考题，以便分析它们。

    【题目】：

    根据一个结构体某成员的名称和地址，以及结构体的类型，计算出该结构体对象的首地址。

    【例如】：

struct A
{
    int x;
    int y;
    int z;
}

#define GET_HEADER_ADDR(MEMBER_NAME,MEMBER_ADDR,STRUCT_TYPE) （你来实现）

void main()
{
    struct A myTest;

    int *pz = &myTest.z;

    printf("addr is %d",GET_HEADER_ADDR(z,pz,struct A) );

}

    不看下面的答案，你来尝试实现上面这个宏吧。

 

    

【答案与分析过程】

    Linux内核中，用两个非常巧妙地宏实现了，一个是offsetof宏，另一个是container_of宏，下面讲解一下这两个宏。

1.  offsetof宏

【定义】：#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) & ((TYPE *)0)->MEMBER )

【功能】： 获得一个结构体变量成员在此结构体中的偏移量。

【例子】： 

struct A
{
    int x ;
    int y;
    int z;
};

void main()
{
    printf("the offset of z is %d",offsetof( struct A, z )  );
}

// 输出结果为 8

【分析】：

 

该宏，TYPE为结构体类型，MEMBER 为结构体内的变量名。

 

(TYPE *)0) 是欺骗编译器说有一个指向结构TYPE 的指针，其地址值0 

 

(TYPE *)0)->MEMBER 是要取得结构体TYPE中成员变量MEMBER的地址. 因为基址为0，所以，这时MEMBER的地址当然就是MEMBER在TYPE中的偏移了。

 

2. container_of宏（即实现了题目中的功能）

 

【定义】：

 

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

 

【功能】：

 

从结构体（type）某成员变量（member）指针（ptr）来求出该结构体（type）的首指针。

 

【例子】：

struct A
{
    int x ;
    int y;
    int z;
};

struct A myTest;

int *pz = &myTest.z;

struct A* getHeaderPtr( int *pz )
{
    return container_of( pz , struct A, z );
}

 【分析】：

 （1） typeof( ( (type *)0)->member )为取出member成员的变量类型。

（2） 定义__mptr指针ptr为指向该成员变量的指针(即指向ptr所指向的变量处)

（3） (char *)__mptr - offsetof(type,member)) 用该成员变量的实际地址减去该变量在结构体中的偏移，来求出结构体起始地址。

（4） ({ })这个扩展返回程序块中最后一个表达式的值。