最近在看《Linux内核设计与实现》这本书,感觉写得非常棒,看第6章《内核数据结构》的时候,遇到两个非常牛B的宏,据此简单地设计一个考题,以便分析它们。
【题目】:
根据一个结构体某成员的名称和地址,以及结构体的类型,计算出该结构体对象的首地址。
【例如】:
struct A { int x; int y; int z; } #define GET_HEADER_ADDR(MEMBER_NAME,MEMBER_ADDR,STRUCT_TYPE) (你来实现) void main() { struct A myTest; int *pz = &myTest.z; printf("addr is %d",GET_HEADER_ADDR(z,pz,struct A) ); }
不看下面的答案,你来尝试实现上面这个宏吧。
【答案与分析过程】
Linux内核中,用两个非常巧妙地宏实现了,一个是offsetof宏,另一个是container_of宏,下面讲解一下这两个宏。
1. offsetof宏
【定义】:#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) & ((TYPE *)0)->MEMBER )
【功能】: 获得一个结构体变量成员在此结构体中的偏移量。
【例子】:
struct A { int x ; int y; int z; }; void main() { printf("the offset of z is %d",offsetof( struct A, z ) ); } // 输出结果为 8
【分析】:
该宏,TYPE为结构体类型,MEMBER 为结构体内的变量名。
(TYPE *)0) 是欺骗编译器说有一个指向结构TYPE 的指针,其地址值0
(TYPE *)0)->MEMBER 是要取得结构体TYPE中成员变量MEMBER的地址. 因为基址为0,所以,这时MEMBER的地址当然就是MEMBER在TYPE中的偏移了。
2. container_of宏(即实现了题目中的功能)
【定义】:
#define container_of(ptr, type, member) ({const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr); (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})
【功能】:
从结构体(type)某成员变量(member)指针(ptr)来求出该结构体(type)的首指针。
【例子】:
struct A
{
int x ;
int y;
int z;
};
struct A myTest;
int *pz = &myTest.z;
struct A* getHeaderPtr( int *pz )
{
return container_of( pz , struct A, z );
}
【分析】:
(1) typeof( ( (type *)0)->member )为取出member成员的变量类型。
(2) 定义__mptr指针ptr为指向该成员变量的指针(即指向ptr所指向的变量处)
(3) (char *)__mptr - offsetof(type,member)) 用该成员变量的实际地址减去该变量在结构体中的偏移,来求出结构体起始地址。
(4) ({ })这个扩展返回程序块中最后一个表达式的值。