今天我們來看看 Linux 中的兩個(gè)經(jīng)典的宏：offsetof 與 container_of。下來我們先來看看它們兩個(gè)的宏定義，如下#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，通過結(jié)構(gòu)體變量首地址與偏移量定位成員變量。下來我們通過測試代碼來進(jìn)行說明#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了，用于獲取 TYPE 結(jié)構(gòu)體中的 MEMBER 的偏移量。

下來我們來看看 container_of 宏，首先講解下({ })，它是 GNU C 編譯器的語法擴(kuò)展，它與逗號表達(dá)式的作用類似，結(jié)果為最后一個(gè)語句的值。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，用于得到變量的類型。用法如下

最后的原理如下圖所示

下來我們來編程進(jìn)行分析說明#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 pc 的類型是不對的。然后我們來運(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 宏寫法雖然復(fù)雜點(diǎn)，但是它的安全性是最高的。通過今天對 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、({ }) 與逗號表達(dá)式類似，結(jié)果為最后一個(gè)語句的值；3、typeof 只在編譯期生效，用于得到變量的類型；4、container_of 使用 ({ }) 進(jìn)行類型的安全檢查。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的offset linux,Linux 宏定义之 offsetof 与 container_of（十九）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。