container_of详解

本文介绍如何使用GCC扩展特性来实现从结构体成员变量的指针中找到指向该结构体本身的指针。通过宏定义`container_of`,利用`typeof`关键字和`offsetof`宏,可以在不进行数据读写的情况下定位到结构体的首地址。

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如何通过结构中的某个变量获取结构本身的指针

#define container_of(ptr, type, member)     /

const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr); /

(type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );


typeof是gcc的一个扩展,用于确定一个变量的类型,有点像C++的RTTI,常用于表达式内的语句,在定义宏时,如果需要临时变量,可以这样做:
#define max(a,b) /
({ typeof (a) _a = (a); /
typeof (b) _b = (b); /
_a > _b ? _a : _b; })
它可以保证我们定义的变量_a/_b与宏传入的变量a/b类型匹配,而不会产生编译器告警。

因此container_of的第一行就是定义一个与member类型匹配的变量__mptr,赋值后,__mptr为宏参数中的待转换指针,因为只是类型转换,不涉及数据读写,((type*)0)是没有任何副作用的。

第二行用__mptr减去member变量在type中的偏移,这样便可实际访问到ptr相同偏移,也即type的实际首地址了。offsetof有两种定义:

#ifdef __compiler_offsetof
#define offsetof(TYPE,MEMBER) __compiler_offsetof(TYPE,MEMBER)
#else
#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER)
#endif

__compiler_offsetof即__builtin_offsetof,__builtin_offsetof可能是gcc內建的支持(见gcc源码c-parser.c),从后一种实现方式可以明显看到这一技巧,假定一个从0地址开始的结构体,取其成员member的地址正是结构体内的偏移。

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