container_of 的用法

1.问题：如何经过结构中的某个变量获取结构自己的指针？？？
关于container_of见kernel.h中:
/**
* 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) ({ / const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr); / (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );}) 




container_of在Linux Kernel中的应用很是普遍,它用于得到某结构中某成员的入口地址.

关于offsetof见stddef.h中:
#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER)
TYPE是某struct的类型 0是一个假想TYPE类型struct,MEMBER是该struct中的一个成员. 因为该struct的基地址为0, MEMBER的地址就是该成员相对与struct头地址的偏移量.
关于typeof,这是gcc的C语言扩展保留字,用于声明变量类型.
const typeof( ((type *)0->member ) *__mptr = (ptr);意思是声明一个与member同一个类型的指针常量 *__mptr,并初始化为ptr.
(type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );意思是__mptr的地址减去member在该struct中的偏移量获得的地址, 再转换成type型指针. 该指针就是member的入口地址了.


例一；
container_of宏定义在[include/linux/kernel.h]中：

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




offsetof宏定义在[include/linux/stddef.h]中：

#define offsetof(type, member) ((size_t) &((type *)0)->member) 




下面用一个测试程序test.c来讲明

#include struct student{ char name[20]; char sex; }stu={"zhangsan",'m'}; main() { struct student *stu_ptr; //存储container_of宏的返回值 int offset; //存储offsetof宏的返回值 //下面三行代码等同于 container_of（＆stu.sex,struct student, sex ）参数带入的情形 const typeof(((struct student*)0)->sex) *_mptr = &stu.sex; //首先定义一个 _mptr指针， 类型为struct student结构体中sex成员的类型 //typeof 为获取（（（struct student＊）0）->sex)的类型，此处此类型为char //（（struct student＊）0）在offsetof处讲解 offset = (int)(&((struct student *)0)->sex); /*（（struct student＊）0）为 把 0地址 强制转化为指向student结构体类型的指针 该指针从地址 0 开始的 21个字节用来存放name 与 sex（char name〔20〕与 char sex共21字节） sex存放在第20个字节出（从0字节开始） &((struct student *)0)->sex 取出sex地址(此处即为20) 并强制转化为整形 因此offset为20，后面的printf结果将证实这一点*/ stu_ptr = (struct student *)((char*)_mptr - offset); /*（（char＊）_mptr - offset）此处先把_mptr指针转化为字符形指针 （ 为何这么作呢？ 若是_mptr为整形指针 _mptr - offset 至关于减去 sizeof（int）＊offset个字节） 减去 offset值 至关于 获得_mptr所在结构体的首地址（即stu的地址） 而后咱们把 该地址 强制转化为 struct student类型便可正常使用了*/ printf("offsetof stu.sex = %d/n",offset); printf("stu_ptr->name:%s/tstu_ptr->sex:%c/n", stu_ptr->name, stu_ptr->sex); return 0; } 




例二： 
它的做用显而易见，那就是根据一个结构体变量中的一个域成员变量的指针来获取指向整个结构体变量的指针。好比，有一个结构体变量，其定义以下： 

  

 struct demo_struct { type1 member1; type2 member2; type3 member3; type4 member4; }; struct demo_struct demo; 




同时，在另外一个地方，得到了变量demo中的某一个域成员变量的指针，好比： 

   type3 *memp = get_member_pointer_from_somewhere(); 




此时，若是须要获取指向整个结构体变量的指针，而不单单只是其某一个域成员变量的指针，咱们就能够这么作： 

   1. struct demo_struct *demop = container_of(memp, struct demo_struct, member3); 
首先，咱们将container_of(memp, struct demo_struct, type3)根据宏的定义进行展开以下： 

   struct demo_struct *demop = ({ / 

 const typeof( ((struct demo_struct *)0)->member3 ) *__mptr = (memp); / (struct demo_struct *)( (char *)__mptr - offsetof(struct demo_struct, member3) );}) 




其中，typeof是GNU C对标准C的扩展，它的做用是根据变量获取变量的类型。所以，上述代码中的第2行的做用是首先使用typeof获取结构体域变量member3的类型为 type3，而后定义了一个type3指针类型的临时变量__mptr，并将实际结构体变量中的域变量的指针memp的值赋给临时变量__mptr。 

假设结构体变量demo在实际内存中的位置以下图所示： 
     demo 
 +-------------+ 0xA000 
 |   member1              | 
 +-------------+ 0xA004 
 |   member2             | 
 |                                | 
 +-------------+ 0xA010 
 |   member3             | 
 |                                | 
 +-------------+ 0xA018 
 |   member4             | 
 +-------------+ 

则，在执行了上述代码的第2行以后__mptr的值即为 0xA010。 

再看上述代码的第3行，其中须要说明的是offsetof，它定义在include/linux/stddef.h中，其定义以下： 

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


 
一样，咱们将上述的offsetof调用展开，即为： 

   (struct demo_struct *)( (char *)__mptr - ((size_t) &((struct demo_struct *)0)->member3) ); 


可见，offsetof的实现原理就是取结构体中的域成员相对于地址0的偏移地址，也就是域成员变量相对于结构体变量首地址的偏移。 

所以，offsetof(struct demo_struct, member3)调用返回的值就是member3相对于demo变量的偏移。结合上述给出的变量地址分布图可知，offsetof(struct demo_struct, member3) 将返回0x10。 

因而，由上述分析可知，此时，__mptr==0xA010，offsetof(struct demo_struct, member3)==0x10。 
所以， (char *)__mptr - ((size_t) &((struct demo_struct *)0)->member3) == 0xA010 - 0x10 == 0xA000，也就是结构体变量demo的首地址（如上图所示）。 

由此，container_of实现了根据一个结构体变量中的一个域成员变量的指针来获取指向整个结构体变量的指针的功能。