_IO, _IOR, _IOW, _IOWR 宏的用法与解析

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转载最新推荐文章于 2026-05-20 09:02:08 发布 1k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

理解_IOR、_IOW、_IOWR宏作用：快速理解手册通过分析_IOR、_IOW、_IOWR宏的定义与实现，揭示其在驱动开发中构造ioctl命令码的关键作用，帮助开发者快速掌握硬件控制接口的设计逻辑。阅读详情

在驱动程序里， ioctl()函数上传送的变量cmd是应用程序用于区别设备驱动程序请求处理内容的值。cmd除了可区别数字外，还包含有助于处理的几种相应信息。cmd的大小为32位，共分4个域：

bit31~bit30 2位为“区别读写”区，作用是区分是读取命令还是写入命令。

bit29~bit15 14位为 "数据大小" 区，表示ioctl()中的arg变量传送的内存大小。

bit20~bit08 8位为“魔数"(也称为"幻数")区，这个值用以与其它设备驱动程序的ioctl命令进行区别。

bit07~bit00 8位为“区别序号“区，是区分命令的命令顺序序号。

像命令码中的“区分读写区”里的值可能是_IOC_NONE(0值)表示无数据传输，_IOC_READ (读)，_IOC_WRITE (写)，_IOC_READ|_IOC_WRITE (双向)。

内核定义了 _IO() , _IOR() ,IOW() 和 _IOWR() 这 4 个宏来辅助生成上面的 cmd 。下面分析 _IO() 的实现，其它的类似。

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在 asm-generic/ioctl.h 里可以看到 _IO() 的定义：

#define_IO(type,nr) _IOC(_IOC_NONE,(type),(nr),0)

再看 _IOC() 的定义：

#define_IOC(dir,type,nr,size) \

(((dir) << _IOC_DIRSHIFT) | \

((type) << _IOC_TYPESHIFT) | \

((nr) << _IOC_NRSHIFT) | \

((size) << _IOC_SIZESHIFT))

可见，_IO() 的最后结果由 _IOC() 中的 4 个参数移位组合而成。

再看 _IOC_DIRSHIT 的定义：

#define_IOC_DIRSHIFT (_IOC_SIZESHIFT+_IOC_SIZEBITS)

_IOC_SIZESHIFT的定义：

#define_IOC_SIZESHIFT (_IOC_TYPESHIFT+_IOC_TYPEBITS)

_IOC_TYPESHIF的定义：

#define_IOC_TYPESHIFT (_IOC_NRSHIFT+_IOC_NRBITS)

_IOC_NRSHIFT的定义：

#define_IOC_NRSHIFT 0

_IOC_NRBITS的定义：

#define_IOC_NRBITS 8

_IOC_TYPEBITS的定义：

#define_IOC_TYPEBITS 8

由上面的定义，往上推得到：

引用

_IOC_TYPESHIFT= 8

_IOC_SIZESHIFT= 16

_IOC_DIRSHIFT= 30

所以，(dir) << _IOC_DIRSHIFT) 表是 dir 往左移 30 位，即移到 bit31~bit30 两位上，得到方向(读写)的属性；

(size)<< _IOC_SIZESHIFT) 位左移16 位得到“数据大小”区；

(type)<< _IOC_TYPESHIFT) 左移 8位得到"魔数区" ；

(nr) << _IOC_NRSHIFT) 左移 0 位( bit7~bit0) 。

这样，就得到了 _IO() 的宏值。

这几个宏的使用格式为：

_IO(魔数，基数);

_IOR(魔数，基数，变量型)

_IOW (魔数，基数，变量型)

_IOWR(魔数，基数，变量型 )

魔数 (magic number)

魔数范围为 0~255 。通常，用英文字符 "A" ~"Z" 或者 "a" ~"z" 来表示。设备驱动程序从传递进来的命令获取魔数，然后与自身处理的魔数想比较，如果相同则处理，不同则不处理。魔数是拒绝误使用的初步辅助状态。设备驱动程序可以通过 _IOC_TYPE (cmd) 来获取魔数。不同的设备驱动程序最好设置不同的魔数，但并不是要求绝对，也是可以使用其他设备驱动程序已用过的魔数。

基(序列号)数

基数用于区别各种命令。通常，从 0开始递增，相同设备驱动程序上可以重复使用该值。例如，读取和写入命令中使用了相同的基数，设备驱动程序也能分辨出来，原因在于设备驱动程序区分命令时使用 switch ，且直接使用命令变量 cmd值。创建命令的宏生成的值由多个域组合而成，所以即使是相同的基数，也会判断为不同的命令。设备驱动程序想要从命令中获取该基数，就使用下面的宏：

_IOC_NR(cmd)

通常，switch 中的 case 值使用的是命令的本身。

变量型

变量型使用 arg 变量指定传送的数据大小，但是不直接代入输入，而是代入变量或者是变量的类型，原因是在使用宏创建命令，已经包含了 sizeof() 编译命令。比如 _IOR() 宏的定义是：

引用

#define_IOR(type,nr,size) _IOC(_IOC_READ,(type),(nr),(_IOC_TYPECHECK(size)))

而 _IOC_TYPECHECK() 的定义正是：

引用

#define_IOC_TYPECHECK(t) (sizeof(t))

设备驱动程序想要从传送的命令获取相应的值，就要使用下列宏函数：

_IOC_SIZE(cmd)

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