关于contain_of的理解

本文详细解析内核宏container_of的功能,通过实例解释如何通过成员指针获取结构体指针,深入理解内核内存操作原理。

关于contain_of的理解。
内核中有这样的一个宏:

define container_of(ptr, type, member) ({ \

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

作用是这样的:如果你获得了一个大结构体里面的一个成员的指针,那么通过这个宏,你就能获得这个结构体的指针。

假设存在这么一个结构体:
Struct student{
Type1 A;
Type2 B;
Type3 C;
};
这里的type1,2,3就是我们平时常见的int,char之类的。之所以不写具体的类型是避免还要考虑内存中字节对齐等问题。
现在用这个结构体来声明一个对象:struct student demo;
那么在内存中demo的分布应该是这样的:
—————–0x6000
A
—————- 0x6008
B
—————–0x600a
C
—————-0x600e
上面的内存地址分布都是我随意写的,因为我并没有具体type1.2.3是什么类型。
那么container_of宏的三个参数分别代表什么呢?
Ptr :指向结构体内成员的指针,比如type2 * pointer=&B
Type :这个结构体类型 ,比如 struct student
Member:结构体成员名字,比如 B
代入宏看看是什么样的?

define container_of(pointer, struct student, B) ({ \

const typeof( (( struct student*)0)->B) *__mptr = (pointer);    \
( struct student*)( (char *)__mptr - offsetof( struct student,B) );})

初步的替换就是这样,但是这个里面还有宏offsetof(struct student,B),暂且不看先。
const typeof( (( struct student*)0)->B) *__mptr = (pointer); 这句代码的作用是声明了一个指针__mptr。Typeof的作用是获取变量的类型,所以__mptr的类型就是type2。然后把pointer指针的值赋给它,其实就是两个指针指向同一块内存,就是指向0x6008。
下面展开offsetof( struct student,B) 看看是什么?

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

替换后得到:

define offsetof(struct student, B) ((size_t) &((struct student*)0)->B)

(struct student*)0)这句话的意思是把student结构体的起始地址强制制定为0,那么B的地址就是相对0地址的偏移量,然后取址,在上图中就是0x0008.
回看(char )__mptr这句话的意思:把这个指针强制类型转换为(char),也就是这个指针现在是字节指针了。为什么这么做呢?因为内存存储的最基本单位都是字节。这样的转换可以用来做加减法十分方便。
综上所述,0x6008-0x0008=0x6000.这个地址也就是demo结构体的起始地址了,然后转换为struct student类型的指针。

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