「offsetof」offsetof 和 container_of 的用途

offsetof

offsetof() 和 container_of() 两个宏定义在linux内核中很常见。我们在应用程序编程时可能也需要用到，因此可以把这两个宏定义copy过来。

offsetof(type, member)用来求结构体type中的member成员在type中的偏移，其定义如下：

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

例如对于结构体：

struct test_s {
    int a;
    int b;
    int c;
};

那么 offsetof(struct test_s, c) 就等于8。

而 container_of(ptr, type, member)宏用来通过结构体的某个成员的指针来获得指向整个结构体的指针。

/**
 * 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) );})

其中，type是结构体的类型，member是结构体中这个成员的名字，ptr是指向这个成员的实例的指针。例如对于结构体：

struct cAMDev {
    int a;
    int c;
    int b;
};

那么下面代码的结果就是将指针zzp指向了结构体zz。

struct camdev zz; //一个结构体实例
struct camdev * zzp;
zzp = container_of(&(zz.c), struct camdev, c);

当然这个代码只是举例用的，实际场景可能是，我们不知道zz在哪定义及其地址，但知道c是这个结构体的成员且知道c的指针，这时就可以用container_of获取zz的实例。

需要说明两点：

1. offsetof()宏展开后的内容是在编译阶段（编译过程的第二阶段）被处理掉的，而不是运行时，所以用0地址来取成员不会出现异常。

2. container_of()和offsetof()是内核中提供的宏，我们写应用程序时不能直接用，而是要重新定义。

随便再说一点：可计算的成员偏移都可以在编译阶段得出结果，例如我看到一个程序如下：

#include <stdio.h>

struct str{
    int len;
    char s[0];
};

struct foo {
    struct str *a;
};

int main(int argc, char** argv) {
    struct foo f={0};
    if (f.a->s) {
        printf("%x\n", f.a->s);
    }
    return 0;
}

这个程序执行时并不会报错，打印结果为4。因为虽然 f = {0} 是将a指向了NULL，但代码中printf是在打印 f.a->s 的地址，这在编译期间就可以算出来。如果把%x改为%s程序就崩溃了，因为你试图访问s指向的内容。

文章最后发布于: 2018-03-22 15:26:48

offsetof 和 container_of 的用途

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