_IO, _IOR, _IOW, _IOWR 宏的用法与解析

在驱动程序里，ioctl()函数上传送的变量cmd是应用程序用于区别设备驱动程序请求处理内容的值。cmd除了可区别数字外，还包含有助于处理的几种相应信息。cmd的大小为32位，共分4个域：

bit31~bit30 2位为“区别读写”区，做用是区分是读取命令仍是写入命令。

bit29~bit15 14位为"数据大小" 区，表示ioctl()中的arg变量传送的内存大小。

bit20~bit08 8位为“魔数"(也称为"幻数")区，这个值用以与其它设备驱动程序的ioctl命令进行区别。 

bit07~bit00  8位为“区别序号“区，是区分命令的命令顺序序号。 像命令码中的“区分读写区”里的值多是_IOC_NONE(0值)表示无数据传输，

_IOC_READ (读)，

_IOC_WRITE (写)，

_IOC_READ|_IOC_WRITE (双向)。

 内核定义了_IO() , _IOR() , IOW() 和_IOWR() 这4 个宏来辅助生成上面的cmd 。下面分析_IO() 的实现，其它的相似。

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在asm-generic/ioctl.h 里能够看到 _IO() 的定义： 

#define _IO(type,nr) _IOC(_IOC_NONE,(type),(nr),0) 

再看_IOC() 的定义：#define _IOC(dir,type,nr,size) \ 

(((dir)  << _IOC_DIRSHIFT) | \ 

((type) << _IOC_TYPESHIFT) | \     

((nr) << _IOC_NRSHIFT) | \      

((size) << _IOC_SIZESHIFT)) 可见，_IO() 的最后结果由_IOC() 中的4 个参数移位组合而成。

再看_IOC_DIRSHIT 的定义：

#define _IOC_DIRSHIFT (_IOC_SIZESHIFT+_IOC_SIZEBITS)  

_IOC_SIZESHIFT 的定义：

#define _IOC_SIZESHIFT (_IOC_TYPESHIFT+_IOC_TYPEBITS)  

_IOC_TYPESHIF 的定义： 

#define _IOC_TYPESHIFT (_IOC_NRSHIFT+_IOC_NRBITS)  

_IOC_NRSHIFT 的定义：

#define _IOC_NRSHIFT 0  

_IOC_NRBITS 的定义：

#define _IOC_NRBITS 8  

_IOC_TYPEBITS 的定义：

#define _IOC_TYPEBITS 8 

由上面的定义，往上推获得：

引用 

_IOC_TYPESHIFT = 8 

_IOC_SIZESHIFT = 16 

_IOC_DIRSHIFT = 30 

因此，(dir)<< _IOC_DIRSHIFT) 

表是dir 往左移30 位，即移到bit31~bit30 两位上，获得方向(读写)的属性； 

(size) << _IOC_SIZESHIFT) 位左移16 位获得“数据大小”区； 

(type) << _IOC_TYPESHIFT) 左 移 8位获得"魔数"区； 

(nr)  << _IOC_NRSHIFT) 左移 0 位( bit7~bit0) 。 

这样，就获得了_IO() 的宏值。

这几个宏的使用格式为：_IO (魔数，基数); 

_IOR (魔数，基数，变量型) 

_IOW (魔数， 基数， 变量型) 

_IOWR (魔数，基数，变量型) 

魔数(magic number) 魔数范围为 0~255 。一般，用英文字符"A" ~ "Z" 或者 "a" ~ "z" 来表示。设备驱动程序从传递进来的命令获取魔数，而后与自身处理的魔数想比较，若是相同则处理，不一样则不处理。

魔数是拒绝误使用的初步辅助状态。

设备驱动程序能够经过_IOC_TYPE (cmd) 来获取魔数。不一样的设备驱动程序最好设置不一样的魔数，但并非要求绝对，也是可使用其余设备驱动程序已用过的魔数。

基(序列号)数

基数用于区别各类命令。一般，从0开始递增，相同设备驱动程序上能够重复使用该值。

例如，

读取和写入命令中使用了相同的基数，设备驱动程序也能分辨出来，缘由在于设备驱动程序区分命令时使用 switch ，且直接使用命令变量 cmd值。

建立命令的宏生成的值由多个域组合而成，因此即便是相同的基数，也会判断为不一样的命令。设备驱动程序想要从命令中获取该基数，就使用下面的宏： 

_IOC_NR (cmd) 一般，switch 中的 case 值使用的是命令的自己。 

变量型 变量型使用 arg 变量指定传送的数据大小，可是不直接代入输入，而是代入变量或者是变量的类型，缘由是在使用宏建立命令，已经包含了 sizeof() 编译命令。

好比 _IOR() 宏的定义是： 引用 

#define _IOR(type,nr,size) _IOC(_IOC_READ,(type),(nr),(_IOC_TYPECHECK(size))) 而 _IOC_TYPECHECK() 的定义正是： 引用 

#define _IOC_TYPECHECK(t) (sizeof(t)) 设 备驱动程序想要从传送的命令获取相应的值，就要使用下列宏函数： _IOC_SIZE(cmd) 

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_IO 宏 该宏函数没有可传送的变量，只是用于传送命令。例如以下约定： 引用 

#define TEST_DRV_RESET _IO ('Q', 0) 

此时，省略由应用程序传送的arg 变量或者代入0 。在应用程序中使用该宏时，好比：

ioctl (dev, TEST_DEV_RESET, 0) 或者 ioctl (dev, TEST_DRV_RESET) 。 

这是由于变量的有效因素是可变因素。只做为命令使用时，没有必要判 断出设备上数据的输出或输入。所以，设备驱动程序没有必要执行设备文件大开选项的相关处理。 

_IOR 宏 该函数用 于建立从设备读取数据的命令，例如可以下约定： 

引用 #define TEST_DEV_READ _IRQ('Q', 1, int) 

这说明应用程序从设备读取数据的大小为 int 。下面宏用于判断传送到设备驱动程序的 cmd 命令的读写状态： _IOC_DIR (cmd) 运行该宏时，返回值的类型 以下： 

_IOC_NONE : 无属性

_IOC_READ  :  可读属性

_IOC_WRITE : 可写属性

_IOC_READ | _IOC_WRITE : 可读，可写属性

 使用该命令时，应用程序的ioctl() 的arg 变量值指定设备驱动程序上读取数据时的缓存(结构体)地址。 

_IOW 宏 用于建立设 备上写入数据的命令，其他内容与 _IOR 相同。

一般，使用该命令时，ioctl() 的 arg 变量值指定设备驱动程序上写入数据时的缓存(结构体)地址。 

_IOWR 宏 用于建立设备上读写数据的命令。其他内 容与 _IOR 相同。一般，使用该命令时，ioctl() 的 arg 变量值指定设备驱动程序上写入或读取数据时的缓存 (结构体) 地址。

_IOR() , _IOW(), IORW() 的定义：

#define _IOR(type,nr,size) _IOC(_IOC_READ,(type),(nr),(_IOC_TYPECHECK(size))) 

#define _IOW(type,nr,size) _IOC(_IOC_WRITE,(type),(nr),(_IOC_TYPECHECK(size))) 

#define _IOWR(type,nr,size)  _IOC(_IOC_READ|_IOC_WRITE,(type),(nr),(_IOC_TYPECHECK(size)))