offsetof与container_of宏[总结]

offsetof与container_of宏[总结]

1、前言

  今天在看代码时,遇到offsetof和container_of两个宏,觉得很有意思,功能很强大。offsetof是用来判断结构体中成员的偏移位置,container_of宏用来根据成员的地址来获取结构体的地址。两个宏设计的很巧妙,值得学习。linux内核中有着两个宏的定义,并在链表结构中得到应用。不得不提一下linux内核中的链表,设计的如此之妙,只需要两个指针就搞定了。后续认真研究一下这个链表结构。

2、offsetof宏

  使用offsetof宏需要包含stddef.h头文件,实例可以参考:http://www.cplusplus.com/reference/cstddef/offsetof/

      offsetof宏的定义如下:

#define offsetof(type, member) (size_t)&(((type*)0)->member)

  巧妙之处在于将地址0强制转换为type类型的指针,从而定位到member在结构体中偏移位置。编译器认为0是一个有效的地址,从而认为0是type指针的起始地址。

3、container_of宏

  使用container_of宏需要包含linux/kernel.h头文件,container_of宏的定义如下所示:

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

container_of宏分为两部分,

第一部分:const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr);

通过typeof定义一个member指针类型的指针变量__mptr,(即__mptr是指向member类型的指针),并将__mptr赋值为ptr。

第二部分: (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) ),通过offsetof宏计算出member在type中的偏移,然后用member的实际地址__mptr减去偏移,得到type的起始地址,即指向type类型的指针。

第一部分的目的是为了将统一转换为member类型指针。

4、测试程序

复制代码
 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 
 4 #define NAME_STR_LEN  32
 5 
 6 #define offsetof(type, member) (size_t)&(((type*)0)->member)
 7 
 8 #define container_of(ptr, type, member) ({ \
 9         const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr); \ 10         (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );}) 11 
12 typedef struct student_info 13 { 14     int id; 15     char name[NAME_STR_LEN]; 16     int age; 17 }student_info; 18 
19 
20 int main() 21 { 22     size_t off_set = 0; 23     off_set = offsetof(student_info, id); 24     printf("id offset: %u\n",off_set); 25     off_set = offsetof(student_info, name); 26     printf("name offset: %u\n",off_set); 27     off_set = offsetof(student_info, age); 28     printf("age offset: %u\n",off_set); 29     student_info *stu = (student_info *)malloc(sizeof(student_info)); 30     stu->age = 10; 31     student_info *ptr = container_of(&(stu->age), student_info, age); 32     printf("age:%d\n", ptr->age); 33     printf("stu address:%p\n", stu); 34     printf("ptr address:%p\n", ptr); 35     return 0; 36 }
复制代码

测试结果:

root@ubuntu:/test/linux/20160109# gcc offset.c root@ubuntu:/test/linux/20160109# ./a.out  id offset: 0 name offset: 4 age offset: 36 age:10 stu address:0x82e5008 ptr address:0x82e5008 root@ubuntu:/test/linux/20160109# 
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