linux内核container_of宏定义分析

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

1. ( (TYPE *)0 ) 将零转型为TYPE类型指针;

2. ((TYPE *)0)->MEMBER 访问结构中的数据成员;

3. &( ( (TYPE *)0 )->MEMBER )取出数据成员的地址;

4.(size_t)(&(((TYPE*)0)->MEMBER))结果转换类型；

巧妙之处在于将0转换成(TYPE*)，结构以内存空间首地址0作为起始地址，则成员地址自然为偏移地址。

举例说明：

#include<stdio.h>
typedef struct _test
{
      char i;
      int j;
      char k;
}Test;
int main()
{
      Test *p = 0;
      printf("%p\n", &(p->k));
}
           

答案：00000008

自己分析：这里使用的是一个利用编译器技术的小技巧，即先求得结构成员变量在结构体中的相对于结构体的首地址的偏移地址，然后根据结构体的首地址为0，从而得出该偏移地址就是该结构体变量在该结构体中的偏移，即：该结构体成员变量距离结构体首的距离。在offsetof()中，这个member成员的地址实际上就是type数据结构中member成员相对于结构变量的偏移量。对于给定一个结构，offsetof(type,member)是一个常量，list_entry()正是利用这个不变的偏移量来求得链表数据项的变量地址。

二、container_of()

container_of() 来自\linux\kernel.h

内核中的注释：container_of - cast a member of a tructure 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 truct.

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

自己分析：

1.(type *)0->member为设计一个type类型的结构体，起始地址为0，编译器将结构体的起始的地址加上此结构体成员变量的偏移得到此结构体成员变量的偏移地址，由于结构体起始地址为0，所以此结构体成员变量的偏移地址就等于其成员变量在结构体内的距离结构体开始部分的偏移量。即：&(type *)0->member就是取出其成员变量的偏移地址。而其等于其在结构体内的偏移量:即为：(size_t)(& ((type *)0)->member)经过size_t的强制类型转换后，其数值为结构体内的偏移量。该偏移量这里由offsetof()求出。

2.typeof( ( (type *)0)->member )为取出member成员的变量类型。用其定义__mptr指针.ptr为指向该成员变量的指针。__mptr为member数据类型的常量指针，其指向ptr所指向的变量处。

3.(char *)__mptr转换为字节型指针。(char *)__mptr - offsetof(type,member))用来求出结构体起始地址（为char *型指针），然后(type *)( (char *)__mptr -offsetof(type,member) )在(type *)作用下进行将字节型的结构体起始指针转换为type *型的结构体起始指针。

4.({ })这个扩展返回程序块中最后一个表达式的值。

      这就是从结构体某成员变量指针来求出该结构体的首指针。指针类型从结构体某成员变量类型转换为该结构体类型。

三、typeof关键字

typeof关键字是C语言中的一个新扩展。

它的作用是来获取变量的数据类型

typeof的参数可以是两种形式：表达式或类型

用类型作参数的例子：

   typeof(int *) a,b; //获取了int *的类型并用此类型定义了变量a和b

等价于：

   int *a,*b;

下面是两个等效声明，用于声明int类型的变量a。

   typeof(int) a;

   typeof('b') a;

使用表达式的的例子：

extern int foo();

   typeof(foo()) var;

声明了int类型的var变量，因为表达式foo()是int类型的。由于表达式不会被执行，所以不会调用foo函数。

一般情况下用typeof就可以了，但是如果要于ISO C兼容的话，最好是用双下划线的形式：__typeof__。

typeof和typedef很像，事实上，只要能用typedef的地方就可以用typeof。

下面是另外一些例子：

把y定义成x指向的数据类型：

   typeof(*x) y;

把y定义成x指向数据类型的数组：

   typeof(*x) y[4];

把y定义成一个字符指针数组：

   typeof(typeof(char *)[4] y;

这与下面的定义等价：

   char *y[4];

我们再换一种定义方式：

   #define pointer(T) typeof(T *)

   #define array(T,N) typeof(T [N])

   array (pointer(char),4) y;

如果想把T定义成一个表达式的类型，则我们仅仅用typedef无法做到

但可以通过typeof做到：

   typdef typeof(expr) T;

使用typeof的声明示例

以下示例用于声明指针和数组。为了进行对比，还给出了不带typeof的等效声明。

   typeof(int *) p1,p2;

   int *p1, *p2;

   typeof(int) *p3,p4;

   int *p3, p4;

   typeof(int [10]) a1, a2;

   int a1[10], a2[10];

使用typeof的声明限制

请注意，typeof构造中的类型名不能包含存储类说明符，如extern或static。不过允许包含类型限定符，如const或volatile。

例如，下列代码是无效的，因为它在typeof构造中声明了extern：

   typeof(extern int) a;

下列代码使用外部链接来声明标识符b是有效的，表示一个int类型的对象。下一个声明也是有效的，它声明了一个使用const限定符的char类型指针，表示指针p不能被修改。

   extern typeof(int) b;

   typeof(char * const) p = "a";

在宏声明中使用typeof

typeof构造的主要应用是用在宏定义中。可以使用typeof关键字来引用宏参数的类型。因此，在没有将类型名明确指定为宏实参的情况下，构造带有所需类型的对象是可能的。

下面是一个交换两个变量的值的宏定义：

   #define SWAP(a,b) {\

      typeof(a) _t=a;\

      a=b;\

      b=_t;}

这个宏可以交换所有基本数据类型的变量(整数，字符，结构等）

参考：

http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Typeof.html#Typeof