Linux内核数据结构之链表

链表

在学习《Linux内核设计与实现》中链表结构时，对<scripts\kconfig\list.h>(我看的内核是2.6的，在其他版本对链表的定义可能不在这个目录中)中的宏定义：container_of()很困惑，所以google一番，现记录自己对其的理解：

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

宏定义的三个参数的含义分别为：

type：一般是个结构体，也就是包含用户数据和链表节点的结构体

ptr：是指向type中链表节点的指针

member：是type中定义链表节点时用的名字

比如：

struct student
{
int id;
char* name;
struct list_head list;
};

type是struct student
ptr是指向struct list_head的指针，也就是指向member类型的指针
member就是list
对于container_of宏：

// 步骤1：将数字0强制转型为type*，然后取得其中的member元素
((type *)0)->member  // 相当于((struct student *)0)->list

// 步骤2：定义一个临时变量__mptr，并将其也指向ptr所指向的链表节点
const typeof(((type *)0)->member)*__mptr = (ptr);

// 步骤3：计算member字段距离type中第一个字段的距离，也就是type地址和member地址之间的差
// offset(type, member)也是一个宏，定义如下：
#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER)

// 步骤4：将__mptr的地址 - type地址和member地址之间的差
// 其实也就是获取type的地址

步骤1很好理解，就是强制类型转换。
步骤2中的typeof（）的用法说明：

//把y定义成x指向的数据类型：
typeof(*x) y;

步骤3：(TYPE *)0,将 0 强制转换为 TYPE 型指针，记 p = (TYPE *)0，p是指向TYPE的指针，它的值是0。那么 p->MEMBER 就是 MEMBER 这个元素了，而&(p->MEMBER)就是MENBER的地址，而基地址为0，这样就巧妙的转化为了TYPE中的偏移量。再把结果强制转换为size_t型的就OK了，size_t其实也就是int。

typedef __kernel_size_t  size_t;

typedef unsigned int __kernel_size_t;   

步骤4就是为了获得type的地址。

通过container_of()宏，我们定义一个简单的函数就可以返回包含list_head的父类型结构体：

#define list_entry(ptr, type, member) \
container_of(ptr, type, member)

因为我们获得一个指向链表结构的指针通常是无用的，我们要操作的是用户数据，是一个指向包含list_head的结构体指针，如之前的student结构体。而通过宏定义container_of()就可以让我们获得该结构体的首地址。