container_of学习笔记

最新推荐文章于 2025-02-09 12:05:19 发布

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#c/c++

本文详细解析了C语言中的container_of宏，包括其工作原理、类型检查的重要性以及最新的4.12内核版本中的改进之处。通过一个具体示例展示了如何使用此宏来获取指向结构体的指针。

最近在学习c语言宏编程，看到了container_of宏，深入学习了一天，做个笔记留念。

1、看一下书上写的container_of的版本：

#define offsetof(TYPE,MEMBER)   ((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER)
#define container_of(PTR,TYPE,MEMBER)    ({  \
    const typeof(((TYPE *)0)->MEMBER) *__mptr=(PTR);  \
    (TYPE *) ((char *)__mptr - offsetof(TYPE,MEMBER)); })

2、举一个实例：

int main(int argc, char *argv[])
{
    struct test{
        int num;
        char ch; 
    }t1={100,'c'};
    char *pch=&t1.ch;
    struct test *ptt=container_of(pch,struct test,ch);
    printf("num=%d\n",ptt->num);

    return 0;
}

替换后的结果：

int main(int argc, char *argv[])
{
 struct test{
  int num;
  char ch;
 }t1={100,'c'};
 char *pch=&t1.ch;
 struct test *ptt=({ const typeof(((struct test *)0)->ch) *__ptmp=(pch); (struct test *)((char *)__ptmp - ((size_t) &((struct test *)0)->ch)); });
 printf("num=%d\n",ptt->num);

 return 0;
}

如果替换后的结果你还能看懂，说明你是真明白了，呵呵，有没有兴趣自己写一遍替换后的代码？

3、多余的不说了，网上有的是讲解的，这里就说二点：

　　　1、container_of宏第一步是做类型检查的，也就是检查ptr是否是指向结构成员member的，如果我们用typeof求出来的类型和ptr不一致，那么编译器会报错。为啥要做这个检查呢？因为ptr和member都是人工输入的参数，宏要保证它们是结构体成员和其相关联的指针，这个宏才有意义，所以类型检查是必须的。

　　 2、第二步相减时，把mptr指针强转成(char *)是因为，char指针减法只移一个字节，如果这样才可能得出准确的地址，否则，改为int类型，在减1就移动4个就乱了。

4、我有研究了最新4.12kernel的该宏，发现有了变化：

/**
 * container_of - cast a member of a structure out to the containing structure
 * @ptr:    the pointer to the member.
 * @type:    the type of the container struct this is embedded in.
 * @member:    the name of the member within the struct.
 *
 */
#define container_of(ptr, type, member) ({                \
    void *__mptr = (void *)(ptr);                    \
    BUILD_BUG_ON_MSG(!__same_type(*(ptr), ((type *)0)->member) &&    \
             !__same_type(*(ptr), void),            \
             "pointer type mismatch in container_of()");    \
    ((type *)(__mptr - offsetof(type, member)));

哇，这里有出现一个新宏：__same_type，赶紧用ctags查一下定义，在include/linux/compiler.h中：

/* Are two types/vars the same type (ignoring qualifiers)? */
#ifndef __same_type
# define __same_type(a, b) __builtin_types_compatible_p(typeof(a), typeof(b))                  
#endi

有2个新变化，显得更加高大上了，第一，用void *取代了char *来做减法，第二，用__same_type宏来做类型检测，显得更加的直观明了，错了还可以有提示。