offsetof与container_of宏[总结]

offsetof与container_of宏[总结]

1、前言
　　今天在看代码时，遇到offsetof和container_of两个宏，觉得很有意思，功能很强大。offsetof是用来判断结构体中成员的偏移位置，container_of宏用来根据成员的地址来获取结构体的地址。两个宏设计的很巧妙，值得学习。linux内核中有着两个宏的定义，并在链表结构中得到应用。不得不提一下linux内核中的链表，设计的如此之妙，只需要两个指针就搞定了。后续认真研究一下这个链表结构。
2、offsetof宏
　　使用offsetof宏需要包含stddef.h头文件，实例可以参考：http://www.cplusplus.com/reference/cstddef/offsetof/。
offsetof宏的定义如下：

#define offsetof(type, member) (size_t)&(((type*)0)->member)

　　巧妙之处在于将地址0强制转换为type类型的指针，从而定位到member在结构体中偏移位置。编译器认为0是一个有效的地址，从而认为0是type指针的起始地址。
3、container_of宏
　　使用container_of宏需要包含linux/kernel.h头文件，container_of宏的定义如下所示：

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

container_of宏分为两部分，
第一部分：const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr);
通过typeof定义一个member指针类型的指针变量__mptr，（即__mptr是指向member类型的指针），并将__mptr赋值为ptr。
第二部分： (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) )，通过offsetof宏计算出member在type中的偏移，然后用member的实际地址__mptr减去偏移，得到type的起始地址，即指向type类型的指针。
第一部分的目的是为了将统一转换为member类型指针。
4、测试程序

1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3
4 #define NAME_STR_LEN  32
5
6 #define offsetof(type, member) (size_t)&(((type*)0)->member)
7
8 #define container_of(ptr, type, member) ({ \
9         const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr); \
10         (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})
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12 typedef struct student_info
13 {
14     int  id;
15     char name[NAME_STR_LEN];
16     int  age;
17 }student_info;
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19
20 int main()
21 {
22     size_t off_set = 0;
23     off_set = offsetof(student_info, id);
24     printf("id offset: %u\n",off_set);
25     off_set = offsetof(student_info, name);
26     printf("name offset: %u\n",off_set);
27     off_set = offsetof(student_info, age);
28     printf("age offset: %u\n",off_set);
29     student_info *stu = (student_info *)malloc(sizeof(student_info));
30     stu->age = 10;
31     student_info *ptr = container_of(&(stu->age), student_info, age);
32     printf("age:%d\n", ptr->age);
33     printf("stu address:%p\n", stu);
34     printf("ptr address:%p\n", ptr);
35     return 0;
36 }

测试结果：



5、参考网址
/article/10464800.html
http://blog.chinaunix.net/uid-28489159-id-3549971.html
http://blog.csdn.net/yinkaizhong/article/details/4093795