Linux内核 container_of 宏和 offsetof 宏分析


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

宏功能：获得一个结构体变量成员在此结构体中的偏移量。

1. ( (TYPE *)0 ) 将零转型为TYPE类型指针;
2. ((TYPE *)0)->MEMBER 访问结构中的数据成员;
3. &( ( (TYPE *)0 )->MEMBER )取出数据成员的地址，即相对于0的偏移量，要的就这个;
4.(size_t)(&(((TYPE*)0)->MEMBER))结果转换类型，size_t应该最终为unsigned int类型。
此宏的巧妙之处在于将 0 转换成(TYPE*)，这样结构体中成员的地址即为在此结构体中的偏移量。

示例：

#include <stdio.h>

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

struct _test_
{
 int  x;
 int  y;
 float z;
};

int main(void)
{
 int temp = -1;
 temp = offsetof(struct _test_, z);
 printf("temp = %d\n", temp);
 return 0;
}

运行后结构为：temp = 8。

显然求出了 结构体成员变量 z 在结构体中的偏移量为 8。
2、#define container_of(ptr, type, member) ({ \
const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr); \
(type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})

宏功能：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。

这里比较啰嗦，举个例子吧，然后分析：

#include <stdio.h>

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

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

struct _test_
{
 int  x;
 int  y;
 int  z;
};

void Assignment(struct _test_ *t)
{
 t->x = 1;
 t->y = 2;
 t->z = 3;
}

void GetheadPoint(int *tz)
{
 struct _test_ *p;
 int temp = -1;

 p = container_of(tz,struct _test_, z);   //根据成员变量的地址获得该结构体的首地址
 temp = p->y;                                       //根据首地址获得其中另外一个成员变量的值

 printf("line31 = %d\n", temp);
}

int main(void)
{
 int temp = -1;

 struct _test_ tmp;                            //定义一个结构体变量

 Assignment(&tmp);                         //给这个变量赋值
 GetheadPoint(&tmp.z);                   //只传给这个函数一个结构体成员变量的地址

 printf("line43 tmp - >x = %d\n", tmp.x);
 
 return 0;
}

运行结果为：

line31 = 2
line43 tmp - >x = 1

大概解释一下：先定义一个结构体并给其赋值，现在 GetheadPoint函数只传入这个结构体的一个子成员变量地址。在 GetheadPoint函数中通过container_of宏来获得此结构体的首指针，通过此首指针即可以获得此结构体的其它子成员的值。

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

3、mptr为member数据类型的常量指针，其指向ptr所指向的变量处

4、.(char *)__mptr转换为字节型指针。(char *)__mptr - offsetof(type,member))用来求出结构体起始地址（为char *型指针），然后(type *)( (char *)__mptr -offsetof(type,member) )在(type *)作用下进行将字节型的结构体起始指针转换为type *型的结构体起始指针。
5、.({ })这个扩展返回程序块中最后一个表达式的值。

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