1、前面說(shuō)的

我在好幾年前讀linux 驅(qū)動(dòng)代碼的時(shí)候看到這個(gè)宏，百度了好久，知道怎么用了，但是對(duì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程和原理還是一知半解。

container_of宏 在linux內(nèi)核代碼里面使用次數(shù)非常非常多，對(duì)于喜歡linux編程的同學(xué)來(lái)說(shuō)，了解其實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)以后看內(nèi)核代碼，寫內(nèi)核驅(qū)動(dòng)的幫助都非常大，當(dāng)然，我不是說(shuō)了解這個(gè)就可以為所欲為了，內(nèi)核博大精深，先宏觀再微觀去學(xué)習(xí)，不積跬步何以致千里，不要想著一口就能吃成一個(gè)胖子，我這篇文章主要剖析一下這個(gè)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)原理，希望對(duì)大家學(xué)習(xí)過(guò)程中有所幫助。

android7.1/kernel/drivers/input
kernel/drivers/input$ grep -rn container_of ./|wc -l
710
android7.1/kernel/drivers/input$ 

使用grep -rn container_of ./|wc -l統(tǒng)計(jì)了下kernel/drivers/input/目錄下的container_of出現(xiàn)的次數(shù)，一共有710次使用。

2、container_of的作用

container_of的作用的通過(guò)結(jié)構(gòu)體成員變量地址獲取這個(gè)結(jié)構(gòu)體的地址，假設(shè)你的名字叫李光明，你還有一個(gè)弟弟叫做XXX，警察叔叔發(fā)現(xiàn)你弟弟XXX干了一件壞事，但是警察叔叔不知道你弟弟的名字，抓你來(lái)審問(wèn)，你嘴巴很硬就是不說(shuō)，警察叔叔就拿到你的名字，查到了你家的戶口本，這下你弟弟就被查出來(lái)了，原來(lái)你弟弟XXX的名字叫做李小明。這種破案手法叫做順藤摸瓜。

內(nèi)核函數(shù)調(diào)用常常給函數(shù)傳入的是結(jié)構(gòu)體成員地址，然后在函數(shù)里面又想使用這個(gè)結(jié)構(gòu)體里面的其他成員變量，所以就引發(fā)了這樣的問(wèn)題，我認(rèn)為這個(gè)也是用C實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο缶幊痰囊环N方法。

比如這段代碼

static void sensor_suspend(struct early_suspend *h)          
{                          
  struct sensor_private_data *sensor =               
      container_of(h, struct sensor_private_data, early_suspend);  
  if (sensor->ops->suspend)                     
    sensor->ops->suspend(sensor->client);             
} 

early_suspend是sensor_private_data 里面的一個(gè)成員，通過(guò)這個(gè)成員的地址獲取sensor_private_data結(jié)構(gòu)體變量的地址，從而調(diào)用里面的成員變量client。這個(gè)方法非常優(yōu)雅。在這里我用到了一個(gè)比較叼的詞，叫“優(yōu)雅”。

這里簡(jiǎn)單說(shuō)下，傳進(jìn)來(lái)的h一定在其他地方定義并且操作系統(tǒng)分配了內(nèi)存空間，h分配了空間，說(shuō)明他也有內(nèi)存了，要不然你順藤摸瓜摸到一個(gè)NULL。

3、如何使用container_of

container_of需要傳入三個(gè)參數(shù)，第一個(gè)參數(shù)是一個(gè)指針，第二個(gè)參數(shù)是結(jié)構(gòu)體類型，第三個(gè)是對(duì)應(yīng)第二個(gè)參數(shù)里面的結(jié)構(gòu)體里面的成員。

container_of(ptr, type, member)

• ptr:表示結(jié)構(gòu)體中member的地址 h
• type:表示結(jié)構(gòu)體類型 struct sensor_private_data
• member:表示結(jié)構(gòu)體中的成員 early_suspend type里面一定要有這個(gè)成員，不能瞎搞啊
• 返回結(jié)構(gòu)體的首地址

4、container_of 用到的知識(shí)點(diǎn) 剖析

4.1、({})的作用

({})、第一個(gè)先說(shuō)這個(gè)表達(dá)式，很多人可能懂，可能在很多地方見到這個(gè)表達(dá)式，但是自己卻沒(méi)有注意，這個(gè)表達(dá)式返回最后一個(gè)表達(dá)式的值。比如x=({a;b;c;d;})，最終x的值應(yīng)該是d。

代碼例子：

#include<stdio.h>
void main(void)
{
  int a=({1;2;4;})+10;
  printf("%d\n",a);//a=14
}

4.2、typeof獲取變量的類型

這個(gè)我們很少看到，這個(gè)關(guān)鍵字是C語(yǔ)言關(guān)鍵字的拓展，返回變量的類型，具體可以看GCC里面的介紹
https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Typeof.html

++Another way to refer to the type of an expression is with typeof. The syntax of using of this keyword looks like sizeof, but the construct acts semantically like a type name defined with typedef.++

代碼例子：

void main(void)
{
  int a = 6;
  typeof(a) b =9;
  printf("%d %d\n",a,b);
}

4.3、(struct st*)0的作用

尺子大家應(yīng)該都用過(guò)吧，比如我想用尺子量一本書本的長(zhǎng)度，我們第一時(shí)間就需要找到尺子的0刻度的位置，然后用這個(gè)0刻度的位置去對(duì)準(zhǔn)書本的邊，然后再貼合對(duì)齊，在書本的另一邊查看尺子刻度就可以知道書本的長(zhǎng)度了。

現(xiàn)在我們需要量一個(gè)結(jié)構(gòu)體的長(zhǎng)度，我們也可以用尺子來(lái)量，我們只要找到這個(gè)0刻度的位置就可以了。同理，即使我們不知道0刻度位置，我們首尾刻度相減一樣可以計(jì)算出結(jié)構(gòu)體的長(zhǎng)度。

但是在C語(yǔ)言里什么事尺子呢？你想到的可能是sizeof，不幸的是，這個(gè)并不能滿足我們的需要，所以才有了(struct st *),這個(gè)當(dāng)作尺子真的再好不過(guò)了。

struct st{
  int a;
  int b;
}*p_st,n_st;
void main(void)
{
  printf("%p\n",&((struct st*)0)->b);
}

上面的代碼

(struct st*)0

這個(gè)的意思就是把這個(gè)結(jié)構(gòu)體放到0刻度上面開始量了，然后量到哪里呢？

&((struct st*)0)->b)

這個(gè)就體現(xiàn)出來(lái)了，量到b的位置。所以上面的輸出應(yīng)該是4。

看完上面的解釋，應(yīng)該知道下面這兩個(gè)代碼的功能是一樣的。

typeof ((struct st*)0)->b) c; // 取b的類型來(lái)聲明c
int c;

其實(shí)不只是對(duì)于0，用其他數(shù)字一樣是有效的，比如下面的代碼，編譯器關(guān)心的是類型，而不在乎這個(gè)數(shù)字。

printf("%p\n",&((struct st*)4)->b -4 );

這文章寫了有幾天了，但是一直不想直接發(fā)出去，因?yàn)槲矣X得這個(gè)核心點(diǎn)總是沒(méi)有找到一個(gè)特別好的論證方法，看完上面后，大概對(duì)這種測(cè)量應(yīng)該有點(diǎn)感覺了吧，如果現(xiàn)在需要你把一個(gè)數(shù)組的首地址設(shè)置為0，要怎么做呢？

先思考一下，假設(shè)這里延遲了幾分鐘。

代碼如下：

struct A {
  short array[100];
};
int main(int argc, char *argv[])
{
  int i = 10;
  A* a = (A*)0;
  printf("%p %d %d\n",a,sizeof(short), &a->array[20]);
  getchar();
  return 1;
}
//輸出 00000000 2 40

有什么辦法不使用==struct A *== 直接把數(shù)組的地址放到0位置呢？目前我還沒(méi)有找到其他更好的辦法，如果有好的建議的，請(qǐng)留言給我。

4.4、offsetof(TYPE, MEMBER)

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

size_t 這個(gè)有不懂的可以百度下，就是unsigned 的整數(shù)，在32位和64位下長(zhǎng)度不同，所以這個(gè)offsetof就是獲取結(jié)構(gòu)體的偏移長(zhǎng)度。

4.5、const int* p的作用

上面的宏定義里面還有一個(gè)小知識(shí)點(diǎn)

const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr

上面的代碼可以簡(jiǎn)寫成

const int * __mptr

這個(gè)說(shuō)明什么問(wèn)題呢？這個(gè)說(shuō)明__mptr指向的整型數(shù)據(jù)是一個(gè)const（常數(shù)）。

這就涉及到兩外兩個(gè)知識(shí)

int * const __mptr;//表示__mptr的值不能改變
//和
const int * const __mptr; //表示__mptr不能改變而且指向的內(nèi)容也不能改變

5、 container_of 剖析

看完上面的幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)，再來(lái)看container_of這個(gè)宏就顯得非常清晰了。我把解析部分寫在下面的代碼注釋里面。

#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE*)0)->MEMBER)
#define container_of(ptr, type, member) ({     \
    const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (const typeof( ((type *)0)->member ) *)(ptr); \
    (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})
//-----分割線
struct st{
  int a;
  int b;
}*pt;
//用這個(gè)來(lái)舉例
container_of(&pt->a,struct st,a)
 const typeof( ((struct st *)0)->a ) *__mptr = (const typeof( ((struct st *)0)->a ) *)(&pt->a);
const int *__mptr = (int *)(&pt->a);//第一句解析完，實(shí)際上就是獲取a的地址。
(type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );
//這個(gè)變成
(struct st *)( (char *)__mptr - ((unsigned int) &((struct st*)0)->a));
//這句的意思，把a(bǔ)的地址減去a對(duì)結(jié)構(gòu)體的偏移地址長(zhǎng)度，那就是結(jié)構(gòu)體的地址位置了。

6、實(shí)例代碼

經(jīng)過(guò)上面的解釋，至少對(duì)這個(gè)宏有感覺了吧，寫個(gè)代碼來(lái)測(cè)試一下，讓自己與代碼融合為一體，這樣才能做到人碼合一的境界。

代碼如下：

#include<stdio.h>
#include<stddef.h>
#include<stdlib.h>
#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE*)0)->MEMBER)
/*ptr 成員指針
* type 結(jié)構(gòu)體 比如struct Stu
* member 成員變量，跟指針對(duì)應(yīng)
* */
#define container_of(ptr, type, member) ({     \
    const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (const typeof( ((type *)0)->member ) *)(ptr); \
    (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})
typedef struct Stu{
    int age;
    char name[10];
    int id;
    unsigned long phone_num;
}*p_stu,str_stu;
void print_all(void *p_str)
{
  p_stu m1p_stu = NULL;
  m1p_stu = container_of(p_str,struct Stu,age);
  printf("age:%d\n",m1p_stu->age);
  printf("name:%s\n",m1p_stu->name);
  printf("id:%d\n",m1p_stu->id);
  printf("phone_num:%d\n",m1p_stu->phone_num);
}
void main(void)
{
  p_stu m_stu = (p_stu)malloc(sizeof(str_stu));
  m_stu->age = 25;
  m_stu->id = 1;
  m_stu->name[0]='w';
  m_stu->name[1]='e';
  m_stu->name[2]='i';
  m_stu->name[3]='q';
  m_stu->name[4]='i';
  m_stu->name[5]='f';
  m_stu->name[6]='a';
  m_stu->name[7]='\0';
  m_stu->phone_num=13267;
  /*傳結(jié)構(gòu)體成員指針進(jìn)去*/
  print_all(&m_stu->age);
  printf("main end\n");
  if(m_stu!=NULL)
    free(m_stu);
}

7、程序輸出

age:25
name:weiqifa
id:1
phone_num:13267
main end

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。如果你想了解更多相關(guān)內(nèi)容請(qǐng)查看下面相關(guān)鏈接

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