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今天我們來(lái)看看 Linux 中的兩個(gè)經(jīng)典的宏：offsetof 與 container_of。下來(lái)我們先來(lái)看看它們兩個(gè)的宏定義，如下
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#ifndef offsetof
#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t)&((TYPE*)0)->MEMBER)
#endif
#ifndef container_of
#define container_of(ptr, type, member) ({ \
const typeof(((type*)0)->member)* __mptr = (ptr); \
(type*)((char*))__mptr - offsetof(type, member); })
#endif要想看懂這兩個(gè)宏，我們就先來(lái)看看編譯器做了什么？ offsetof 是用于計(jì)算 TYPE 結(jié)構(gòu)體中 MEMBER 成員的偏移位置。編譯器清楚的知道結(jié)構(gòu)體成員變量的偏移位置，通過(guò)結(jié)構(gòu)體變量首地址與偏移量定位成員變量。下來(lái)我們通過(guò)測(cè)試代碼來(lái)進(jìn)行說(shuō)明
#include#ifndef offsetof #define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t)&((TYPE*)0)->MEMBER) #endif struct ST { int i; // 0 int j; // 4 char c; // 8 }; void func(struct ST* pst) { int* pi = &(pst->i); // 0 int* pj = &(pst->j); // 4 char* pc = &(pst->c); // 8 printf("pst = %p\n", pst); printf("pi = %p\n", pi); printf("pj = %p\n", pj); printf("pc = %p\n", pc); } int main() { struct ST s = {0}; func(&s); func(NULL); printf("offset i: %d\n", offsetof(struct ST, i)); printf("offset j: %d\n", offsetof(struct ST, j)); printf("offset c: %d\n", offsetof(struct ST, c)); return 0; }
我們來(lái)看看結(jié)果
我們看到 pst 和 pi 打印的地址值是一樣的，J 和 c 分別加 4。以 NULL 為參數(shù)傳進(jìn)去更加看的明顯，而直接調(diào)用 offsetof 宏，它的效果和 NULL 是一樣的。由此，它的作用就顯而易見(jiàn)了，用于獲取 TYPE 結(jié)構(gòu)體中的 MEMBER 的偏移量。
下來(lái)我們來(lái)看看 container_of 宏，首先講解下（{ }），它是 GNU C 編譯器的語(yǔ)法擴(kuò)展，它與逗號(hào)表達(dá)式的作用類(lèi)似，結(jié)果為最后一個(gè)語(yǔ)句的值。如下所示
typeof 是 GNU C 編譯器特有的關(guān)鍵字，它只在編譯器生效，用于得到變量的類(lèi)型。用法如下
最后的原理如下圖所示
下來(lái)我們來(lái)編程進(jìn)行分析說(shuō)明
#include#ifndef offsetof #define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t)&((TYPE*)0)->MEMBER) #endif #ifndef container_of #define container_of(ptr, type, member) ({ \ const typeof(((type*)0)->member)* __mptr = (ptr); \ (type*)((char*)__mptr - offsetof(type, member)); }) #endif #ifndef container_of_new #define container_of_new(ptr, type, member) ((type*)((char*)(ptr) - offsetof(type, member))) #endif struct ST { int i; // 0 int j; // 4 char c; // 8 }; void method_1() { int a = 0; int b = 0; int r = ( a = 1, b = 2, a + b ); printf("r = %d\n", r); } void method_2() { int r = ( { int a = 1; int b = 2; a + b; } ); printf("r = %d\n", r); } void type_of() { int i = 100; typeof(i) j = i; const typeof(j)* p = &j; printf("sizeof(j) = %d\n", sizeof(j)); printf("j = %d\n", j); printf("*p = %d\n", *p); } int main() { method_1(); method_2(); type_of(); struct ST s = {0}; char* pc = &s.c; int e = 0; int* pe = &e; struct ST* pst = container_of(pc, struct ST, c); printf("&s = %p\n", &s); printf("pst = %p\n", pst); return 0; }
我們來(lái)編譯看看結(jié)果
編譯的時(shí)候報(bào)了 4 個(gè)警告，但是不影響我們的輸出，看看運(yùn)行結(jié)果
上面的兩個(gè)輸出 r 的值是一樣的，它們的寫(xiě)法是等價(jià)的。用 container_of 宏調(diào)用的時(shí)候，s 和 pst 的地址值是一樣的。那么我們用自己定義的 container_of_new 宏來(lái)調(diào)用 pe 試試呢？看看結(jié)果
編譯的時(shí)候已經(jīng)給出警告了，說(shuō) pc 的類(lèi)型是不對(duì)的。然后我們來(lái)運(yùn)行看看結(jié)果
我們發(fā)現(xiàn)最后打印的 s 和 pst 的值竟然是不一樣的。由此可以看出，原生的 container_of 宏寫(xiě)法雖然復(fù)雜點(diǎn)，但是它的安全性是最高的。通過(guò)今天對(duì) offsetof 與 container_of 宏的剖析，總結(jié)如下：1、編譯器清楚的知道結(jié)構(gòu)體成員變量的偏移位置；2、({ }) 與逗號(hào)表達(dá)式類(lèi)似，結(jié)果為最后一個(gè)語(yǔ)句的值；3、typeof 只在編譯期生效，用于得到變量的類(lèi)型；4、container_of 使用 ({ }) 進(jìn)行類(lèi)型的安全檢查。
網(wǎng)站題目：Linux宏定義之offsetof與container_of（十九）
URL鏈接：http://fisionsoft.com.cn/article/poeijj.html
