offsetof宏和containerof宏

offsetof宏用于获取结构体成员相对于结构体首地址的偏移量,而container_of宏则根据结构体成员的指针反推出整个结构体的指针。文章详细解释了两个宏的实现原理和工作方式,帮助理解其在内存管理和内核编程中的应用。

原型:

offsetof宏

参数:TYPE:结构体类型(例:struct A);MEMBER:结构体成员(例:sA.b,sA是结构体struct A类型的变量,b是结构体中的成员变量)

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

container_of宏

参数:ptr:第三个参数member的指针,type:结构体类型,member:结构体成员

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

功能:

offsetof宏:获取当前结构体成员距离结构体首地址的偏移量。

container_of宏:已知当前结构体某一成员的指针(地址),反推结构体的指针(地址)。

详解:

offsetof宏:这个宏相对简单,(TYPE *)0 将0地址强制类型转换TYPE *类型的指针,就是将这个结构体的首地址指向0地址;((TYPE *)0)->MEMBER这部分就是取出这个结构体中的MEMBER成员;&((TYPE *)0)->MEMBER 然后通过&(取地址)获得MEMBER的地址;(size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER最后强制类型转换成size_t(就是int类型,为了可移植性)类型,因为是要获取距离结构体首地址的偏移量嘛,所以要转换成size_t类型。

    说的通俗一点就是,结构体是从0地址开始存放的,那这个结构体内部的成员的首地址不就是偏移量么。

container_of宏:这个宏有两行,先看第一行:首先这是一个赋值语句,将ptr这个指针赋值给了__mptr,赋值是赋值,但是赋值你得知道ptr是个啥类型啊,这样你才能定义__mptr么,所以typeof(((type *)0)->member)这部分就是在获取ptr这个指针的类型,ptr不是指向member的指针么,typeof()这个关键字是获取变量的类型,他就把member传进去就获取到member的类型了么,他这里是把0地址给强制类型转换成一个结构体指针类型,然后取出其中的member成员进行typeof操作。

    假设这个member是int类型,第一行就相当于const int * __mptr = ptr;

    第二行(type *)((char *)__mptr - offsetof(type, member));首先它是分为两部分,第一部分是(type *),这个很明显就是将后面的这一部分强制类型转换成type *类型,因为这里是要获取结构体的指针嘛,所以要强制类型转换一下;再看第二部分(char *)__mptr - offsetof(type, member),后面这个offsetof(type, member),就是上面说的offsetof宏,就是要求这个结构体成员距离结构体首地址的距离嘛,__mptr不是这个结构体成员的地址(指针)么,然后用这个指针减去member距离结构体首地址的偏移量不就得到这个结构体的地址了么,为啥是减呢?因为结构体在内存中存储的时候不是从前往后存的么,所以结构体的地址肯定是要小于其中的成员的地址的,当然第一成员除外,因为第一个相等嘛。

    最后,他这里为啥要把__mptr这个指针转成char *类型呢,因为后面减去的是一个偏移量,假设是5,你如果是一个int类型的指针减去5相当于减去了5个int的大小,也就是20,那不就错了么,这个属于C语言的基本知识。

 

 

 

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