Linux 中的经典宏 container_of(ptr, type, member)剖析

本文详细解析了C语言中用于计算结构体成员偏移的offsetof宏以及获取结构体指针的container_of宏。offsetof宏利用编译器特性计算成员在结构体中的偏移,而container_of宏则用于从成员指针反推出结构体指针。文中通过实例演示了这两个宏的工作原理,并解释了为何传入空指针不会导致程序崩溃。同时,文章还讨论了container_of宏中引入typeof和编译器扩展语法({}
#ifndef offsetof
#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t)&((TYPE*)0)->MEMBER)
#endif

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

首先分析 offsetof宏

offsetof 用于计算 TYPE 结构体中 MENBER 成员的偏移位置

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

该宏最值得注意的就是 ((TYPE*)0)->MEMBER) 这个写法。这里是直接把0地址 强制转换为 TYPE* 指针,指向的空间为TYPE模子扣出来的空间,第一眼看,很多人都会奇怪,这么明晃晃的直接使用0地址,难道不会导致程序崩溃吗,很多人会以为 在0地址处有一个 TYPE类型的结构体,但是这是不可能的,0地址是给操作系统使用的。

所以 编译器到底是怎么解读这段代码的呢?
1 编译器在编译的时候就已经清楚的知道了结构体成员变量的偏移位置了。
2 编译器通过结构体成员变量首地址与偏移量定位成员变量

以上两点就是编译所做的事情,直接这样讲,有时候我自己都有点似懂非懂,直接看代码吧:

struct ST
{
    int i;     // 0
    int j;     // 4
    char c;    // 8
};

struct ST s = {0}
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