Linux内核宏Container_Of的详细解释

Linux内核宏Container_Of的详细解释

Container_Of是一个在Linux内核源码中广泛使用的宏，它的作用是根据某个结构体成员的指针推导出该结构体的指针。该宏的定义如下：

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

宏定义解析

该宏有3个参数，分别是：

1. ptr：结构体成员的指针；
2. type：结构体的类型；
3. member：结构体成员的名称。

首先，宏定义使用了GCC的特性——语句表达式（({ ... })），这使得可以在宏定义中使用代码块，从而使宏定义更加灵活。

接下来的第一行定义了一个指针__mptr，类型是指向member成员的指针，__mptr的值是ptr。因为typeof是GCC的一个扩展，所以可以使用__typeof__作为它的替代品。

最后一行使用了C语言的指针算术运算，将__mptr强制转换成了结构体type的指针。其中offsetof是C语言库函数中的一个宏，用于获取结构体成员相对于结构体首地址的偏移量。

示例说明一

下面是一个例子，展示如何使用Container_Of来获取某个结构体的指针：

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

struct my_struct *p, *q;

/* p指向a成员，使用Container_Of宏获取my_struct结构体指针 */
p = (struct my_struct *)(&(q->a)); // q为我们要找的结构体指针
q = container_of(p, struct my_struct, a);

在上述示例中，我们首先声明了一个my_struct结构体和两个指向该结构体的指针p和q。其中p指向my_struct结构体中的a成员，使用Container_Of宏获取my_struct结构体指针，最后将指针赋值给了q。

示例说明二

下面是另一个例子，展示如何遍历链表。在链表中，每个节点都包含一个指向下一个节点的指针：

struct node {
    int val;
    struct list_head list;
};

struct node *p;
struct list_head *pos, *head;

/* 遍历链表的每个元素 */
list_for_each(pos, head) {
    /* pos指向当前元素的list_head结构体，
     * 使用Container_Of获取包含该结构体的node结构体指针*/
    p = container_of(pos, struct node, list);
    printf("%d\n", p->val);
}

在上述示例中，我们首先声明了一个node结构体和两个指针p和head。node结构体包含一个整数成员val和一个指向下一个节点的list_head结构体指针list。head指向链表的头节点。

使用list_for_each宏遍历链表的每个元素，pos指向当前元素的list_head结构体。使用Container_Of宏获取包含pos结构体的node结构体指针，最后输出该元素的val成员。

总体来说，Container_Of是一个非常有用的宏，在Linux内核源码中被广泛使用。通过理解它的实现和使用方法，我们可以更好地理解Linux内核的数据结构和算法。