container_of 宏、offsetof 宏 分析

container_of 是Linux中常用的宏，其作用就是根据结构体成员变量的地址获取结构体的地址。

container_of 在include/linux/kernel.h 中定义：

/**
* container_of - cast a member of a structure out to the containing structure
* @ptr:        the pointer to the member.
* @type:       the type of the container struct this is embedded in.
* @member:     the name of the member within the struct.
*
*/
#define container_of(ptr, type, member) ({ \
const typeof(((type *)0)->member) * __mptr =(ptr); \
(type *)((char *)__mptr - offsetof(type, member)); })

这么一个宏定义，可以说是把C语言的指针运用的出神入化。这个宏可以分三步来解读。

第一步：定义了一个与 ptr 相同类型的指针 __mptr，这个指针类型通过 typeof(((type *)0)->member) 来获得，然后将__mptr 赋值为 ptr。

typeof关键字是C语言中的一个新扩展，这个特性在linux内核中应用非常广泛，其作用就是通过一个变量获取它的类型。

要获取结构体中member成员的类型，首先将零地址强制转换为结构体类型指针（ (type *)0 ），再通过这种指针得到这个结构体的 member 成员变量（(type*)->member），然后通过这个变量得到它的类型（typeof(((type *)0)->member) ）。

第二部：用(char *)__mptr减去member在结构体中的偏移量，得到的值就是整个结构体变量的首地址。

member成员在结构体中的偏移地址通过 offsetof 宏得到：

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

这个宏首先将零地址强制转换为结构体类型指针（(type )0），再用这个指针得到MEMBER成员（((type *0)->MEMBER)），然后获取这个成员的地址（&(&((TYPE )0)->MEMBER)），最后将这个地址强转为size_t类型。因为这时候结构体首地址为0，所以成员变量的地址就是在结构体中断地址偏移。

第三步：用大括号将两条语句括起来，作为一个整体的语句块，在这个语句块外面在包一层小括号，使这个语句块的值可以被外部使用。

通过分析这个宏我才发现，一个语句块也是有返回值的，还能被外部使用，例如以下语句也是可以的：

int a = ({ int b = 2; int c = 3; b + c;});

总感觉为了实现container_of这个宏真是大费周章啊，用的着那么麻烦吗？自己写的话一行代码搞定：

#define container_of(ptr, type, member) (type *)((char *)ptr - offsetof(type, member))

乍一看似乎没毛病，仔细研究还是没毛病，但Linux内核中的定义方法自然有它的道理。当传入的指针ptr类型和结构中member成员类型不一样时，内核中的定义方法编译时会有一个指针类型不匹配的警告，而自己的定义方法悄无声息的编译通过了。不得不说，Linux开发人员考虑的真周到。

流云非晚