Linux内核宏Container_Of的详细解释
1. 结构体在内存中是如何存储的
int main() { Student stu; stu.id = 123456; strcpy(stu.name,"feizhufeifei"); stu.math = 90; stu.PE = 80; printf("Student:%p\r\n",&stu); printf("stu.ID:%p\r\n",&stu.ID); printf("stu.name:%p\r\n",&stu.name); printf("stu.math:%p\r\n",&stu.math); return 0; }
打印结果如下:
//结构体的地址 Student:0xffffcbb0 //结构体第一个成员的地址 stu.ID:0xffffcbb0 //偏移地址 +0 stu.name:0xffffcbb4//偏移地址 +4 stu.math:0xffffcbd4//偏移地址 +24
??我们可以看到,结构体的地址和结构体第一个成员的地址是相同的。这也就是我们之前在拒绝造轮子!如何移植并使用Linux内核的通用链表(附完整代码实现)中提到的为什么在结构体中要把 struct list_head放在首位。
不太理解的再看下这两个例子:
- struct A { int a; char b; int c; char d; };a 偏移为 0 , b 偏移为 4 , c 偏移为 8 (大于 4 + 1 的 4 的最小整数倍), d 偏移为 12 。A 对齐为 4 ,大小为 16 。
- struct B { int a; char b; char c; long d; };a 偏移为 0 , b 偏移为 4 , c 偏移为 5 , d 偏移为 8 。B 对齐为 8 , 大小为 16 。
我们可以看到,结构体中成员变量在内存中存储的其实是偏移地址。也就是说结构体A的地址+成员变量的偏移地址 = 结构体成员变量的起始地址。
因此,我们也可以根据结构体变量的起始地址和成员变量的偏移地址来反推出结构体A的地址。
2. container_of宏
#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE*)0)->MEMBER) #define container_of(ptr, type, member) ({ \ const typeof(((type *)0)->member)*__mptr = (ptr); \ (type *)((char *)__mptr - offsetof(type, member)); })
??首先看下三个参数, ptr是成员变量的指针, type是指结构体的类型, member是成员变量的名字。
??container_of宏的作用是通过结构体内某个成员变量的地址和该变量名,以及结构体类型,找到该结构体变量的地址。这里使用的是一个利用编译器技术的小技巧,即先求得结构成员在结构中的偏移量,然后根据成员变量的地址反过来得出主结构变量的地址。下面具体分析下各个部分。
3. typeof
首先看下typeof,是用于返回一个变量的类型,这是GCC编译器的一个扩展功能,也就是说typeof是编译器相关的。既不是C语言规范的所要求,也不是某个标准的一部分。
int main() { int a = 5; //这里定义一个和a类型相同的变量b typeof(a) b = 6; printf("%d,%d\r\n",a,b);//5 6 return 0; }
4. (((type *)0)->member)
((TYPE *)0) 将0转换为type类型的结构体指针,换句话说就是让编译器认为这个结构体是开始于程序段起始位置0,开始于0地址的话,我们得到的成员变量的地址就直接等于成员变量的偏移地址了。
(((type *)0)->member) 引用结构体中MEMBER成员。
typedef struct student{ int id; char name[30]; int math; }Student; int main() { //这里时把结构体强制转换成0地址,然后打印name的地址。 printf("%d\r\n",&((Student *)0)->name);//4 return 0; }
5. const typeof(((type * )0) ->member)*__mptr = (ptr);
这句代码意思是用typeof()
获取结构体里member
成员属性的类型,然后定义一个该类型的临时指针变量__mptr
,并将ptr
所指向的member
的地址赋给__mptr
;
为什么不直接使用 ptr
而要多此一举呢?我想可能是为了避免对 ptr
及prt
指向的内容造成破坏。
6. offsetof(type, member))
((size_t) &((TYPE*)0)->MEMBER)
size_t是标准C库中定义的,在32位架构中被普遍定义为:
typedef unsigned int size_t;
而在64位架构中被定义为:
typedef unsigned long size_t;
可以从定义中看到,size_t是一个非负数,所以size_t通常用来计数(因为计数不需要负数区):
for(size_t i=0;i<300;i++)
为了使程序有很好的移植性,因此内核使用size_t
,而不是int,unsigned。((size_t) &((TYPE*)0)->MEMBER)
结合之前的解释,我们可以知道这句话的意思就是求出MEMBER
相对于0
地址的一个偏移值。
7. (type * )((char * )__mptr - offsetof(type, member))
这句话的意思就是,把 __mptr
转换成 char* 类型
。因为 offsetof
得到的偏移量是以字节为单位。两者相减得到结构体的起始位置, 再强制转换成 type
类型。
8. 举例
#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER) #define container_of(ptr, type, member) ({ \ const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr); \ (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );}) typedef struct student { int id; char name[30]; int math; }Student; int main() { Student stu; Student *sptr = NULL; stu.id = 123456; strcpy(stu.name,"zhongyi"); stu.math = 90; sptr = container_of(&stu.id,Student,id); printf("sptr=%p\n",sptr); sptr = container_of(&stu.name,Student,name); printf("sptr=%p\n",sptr); sptr = container_of(&stu.math,Student,id); printf("sptr=%p\n",sptr); return 0; }
运行结果如下:
sptr=0xffffcb90 sptr=0xffffcb90 sptr=0xffffcbb4
宏展开可能会看的更清楚一些
int main() { Student stu; Student *sptr = NULL; stu.id = 123456; strcpy(stu.name,"zhongyi"); stu.math = 90; //展开替换 sptr = ({ const unsigned char *__mptr = (&stu.id); (Student *)( (char *)__mptr - ((size_t) &((Student *)0)->id) );}); printf("sptr=%p\n",sptr); //展开替换 sptr = ({ const unsigned char *__mptr = (&stu.name); (Student *)( (char *)__mptr - ((size_t) &((Student *)0)->name) );}); printf("sptr=%p\n",sptr); //展开替换 sptr = ({ const unsigned int *__mptr = (&stu.math); (Student *)( (char *)__mptr - ((size_t) &((Student *)0)->math) );}); printf("sptr=%p\n",sptr); return 0; }
到此这篇关于Linux内核中Container_Of宏的详细解释的文章就介绍到这了,更多相关Linux内核中Container_Of宏内容请搜索猪先飞以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持猪先飞!
相关文章
- 网上文章中,在linux下安装node.js都是使用源码编译,其实node的github上已经提供了各个系统下使用各自的包管理器(package manager)安装node.js的方法。...2015-03-15
- grep命令是Linux系统中最重要的命令之一,功能是从文本文件或管道数据流中筛选匹配的行和数据,如果再配合正则表达式,功能十分强大,是Linux运维人员必备的命令,这篇文章主要介绍了Linux中grep详解,需要的朋友可以参考下...2023-02-15
Linux安装Pytorch1.8GPU(CUDA11.1)的实现
这篇文章主要介绍了Linux安装Pytorch1.8GPU(CUDA11.1)的实现,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧...2021-03-25- 这篇文章主要介绍了linux服务器快速卸载安装node环境(简单上手),文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧...2021-02-22
- 这篇文章主要介绍了Linux 下使用shell脚本定时维护数据库,本文通过案例分析给大家介绍的非常详细,对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下...2020-07-11
- 这篇文章主要介绍了Linux环境变量配置全攻略,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧...2020-03-31
Linux下升级安装python3.8并配置pip及yum的教程
这篇文章主要介绍了Linux下升级安装python3.8并配置pip及yum的教程,本文给大家介绍的非常详细,具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下...2020-05-02- 这篇文章主要介绍了Linux下安装mysql8.0.20的教程,本文通过图文并茂的形式给大家介绍的非常详细,对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下...2020-05-25
- 这篇文章主要为大家详细介绍了linux下源码安装mysql5.6.20教程的相关资料,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下...2017-01-15
- 这篇文章主要介绍了Linux zabbix agent部署及配置方法详解,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下...2020-08-21
- 这篇文章主要介绍了Linux环境下nginx搭建简易图片服务器,需要的朋友可以参考下...2016-01-27
- 这篇文章主要介绍了Linux下统计当前文件夹下的文件个数、目录个数,本文使用ls命令配合管理、grep命令实现统计需求,需要的朋友可以参考下...2020-07-11
- 这篇文章主要为大家详细介绍了Linux CentOS MySQL数据库的安装配置教程,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下...2017-05-19
- 这篇文章主要介绍了linux网络配置工具的使用,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧...2020-03-31
如何解决Linux下Too many open files问题
Too many open files是Linux系统中常见的错误,从字面意思上看就是说程序打开的文件数过多,不过这里的files不单是文件的意思,也包括打开的通讯链接(比如socket),正在监听的端口等等,所以有时候也可以叫做句柄(handle),这个错误通常也可以叫做句柄数超出系统限制。...2021-06-01- 这篇文章主要介绍了Linux下常用压缩格式的压缩与解压方法,本文给大家介绍的非常详细,对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下...2020-07-11
Linux下semop等待信号时出现Interrupted System Call错误(EINTR)解决方法
本篇文章是对在Linux下semop等待信号时出现Interrupted System Call错误(EINTR)的解决方法进行了详细的分析介绍,需要的朋友参考下...2020-04-25- 这篇文章主要为大家详细介绍了linux上mysql安装详细教程,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下...2017-02-08
Fedora14 Linux系统安装Golang开发环境笔记
这篇文章主要介绍了Fedora14 Linux系统安装Golang开发环境笔记,本文讲解了2种安装方法,需要的朋友可以参考下...2020-05-01- 这篇文章主要介绍了linux服务器下oracle开机自启动设置,本文分步骤给大家介绍的非常详细,具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下...2020-07-11