根据结构体变量地址反推结构体首地址

最新推荐文章于 2024-05-02 20:18:24 发布

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#linux内核 #header #数据结构 #编译器 #struct #扩展

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本文详细介绍了Linux内核中用于计算结构体首地址的两个宏：offsetof和container_of，并通过实例展示了如何使用这些宏解决实际问题。

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根据结构体变量地址反推结构体首地址

最近在看《Linux内核设计与实现》这本书，感觉写得非常棒，看第6章《内核数据结构》的时候，遇到两个非常牛B的宏，据此简单地设计一个考题，以便分析它们。

【题目】：

根据一个结构体某成员的名称和地址，以及结构体的类型，计算出该结构体对象的首地址。

【例如】：

  struct A   
{   
    int x;   
    int y;   
    int z;   
}   
   
#define GET_HEADER_ADDR(MEMBER_NAME,MEMBER_ADDR,STRUCT_TYPE) （你来实现）  
   
void main()   
{   
    struct A myTest;   
   
    int *pz = &myTest.z;  
   
    printf("addr is %d",GET_HEADER_ADDR(z,pz,struct A) );   
   
}

不看下面的答案，你来尝试实现上面这个宏吧。

【答案与分析过程】

Linux内核中，用两个非常巧妙地宏实现了，一个是offsetof宏，另一个是container_of宏，下面讲解一下这两个宏。

1. offsetof宏

【定义】：#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) & ((TYPE *)0)->MEMBER )

【功能】：获得一个结构体变量成员在此结构体中的偏移量。

【例子】：

  struct A 
{ 
    int x ; 
    int y; 
    int z; 
}; 
 
void main() 
{ 
    printf("the offset of z is %d",offsetof( struct A, z )  ); 
} 
 
// 输出结果为 8

【分析】：

该宏，TYPE为结构体类型，MEMBER 为结构体内的变量名。

(TYPE *)0) 是欺骗编译器说有一个指向结构TYPE 的指针，其地址值0

(TYPE *)0)->MEMBER 是要取得结构体TYPE中成员变量MEMBER的地址. 因为基址为0，所以，这时MEMBER的地址当然就是MEMBER在TYPE中的偏移了。

2. container_of宏（即实现了题目中的功能）

【定义】：

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

【功能】：

从结构体（type）某成员变量（member）指针（ptr）来求出该结构体（type）的首指针。

【例子】：

  struct A 
{ 
    int x ; 
    int y; 
    int z; 
}; 
 
struct A myTest; 
 
int *pz = &myTest.z; 
 
struct A* getHeaderPtr( int *pz ) 
{ 
    return container_of( pz , struct A, z ); 
}