container_of实例

1 前面说的

container_of 在linux内核代码里面使用非常多,对于喜欢linux编程的同学来说,对这个函数要非常清楚他的使用方法,而且还要知道他的原理,这对以后看内核代码,写内核驱动的帮助都非常大,当然,我不是说了解这个就可以为所欲为了,内核博大精深,先宏观再微观去学习,不要想着一口就能吃成一个胖子,我这篇文章主要剖析一下这个函数的实现原理,希望对大家学习过程中有所帮助。

 

2 container_of的作用

container_of的作用的通过结构体成员变量地址获取这个结构体的地址,就比如可以通过你的名字从而知道你爸爸的名字,比如别人叫你“李光明的儿子”,然后别人就可以知道你爸爸叫做“李光明”。
内核函数调用常常给函数传入的是结构体成员地址,然后在函数里面又想使用这个结构体里面的其他成员变量,所以就引发了这样的问题,我认为这个也是用C实现面向对象编程的一种方法。
比如这段代码

static void sensor_suspend(struct early_suspend *h)                   
{                                                                     struct sensor_private_data *sensor =                              container_of(h, struct sensor_private_data, early_suspend);                                                                          if (sensor->ops->suspend)                                         sensor->ops->suspend(sensor->client);                         
} 

early_suspend是sensor_private_data 里面的一个成员变量,通过这个成员变量的地址获取sensor_private_data结构体变量的地址,从而调用里面的成员变量client。这个方法非常优雅。在这里我用到了一个比较叼的词,叫“优雅”。

3 如何使用container_of

container_of(ptr, type, member)

  • ptr:表示结构体中member的地址 h
  • type:表示结构体类型 struct sensor_private_data
  • member:表示结构体中的成员 early_suspend type里面一定要有这个成员,不能瞎搞啊
  • 返回结构体的首地址

4 container_of 用到的知识点 剖析

4.1、({})

({}),第一个先说这个表达式,很多人可能懂,但是可能很多人没见过,这个表达式返回最后一个表达式的值。
举个例子

#include<stdio.h>void main(void)
{int a=({1;2;4;})+10;printf("%d\n",a);//a=14
}

4.2、typeof

这个我们很少看到,这个关键字是C语言关键字的拓展,返回变量的类型,具体可以看GCC里面的介绍
https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Typeof.html
例子:

void main(void)
{int a = 6;typeof(a) b =9;printf("%d %d\n",a,b);
}

4.3. 0的作用

尺子大家应该都用过吧,比如我想用尺子量一本书本的长度,我们第一时间就需要找到尺子的0刻度的位置,然后用这个0刻度的位置去对准书本的边,然后再贴合对齐,在书本的另一边查看尺子刻度就可以知道书本的长度了。
现在我们需要量一个结构体的长度,我们也可以用尺子来量,我们只要找到这个0刻度的位置就可以了。同理,即使我们不知道0刻度位置,我们首尾刻度相减一样可以计算出结构体的长度。

struct st{int a;int b;
}*p_st,n_st;void main(void)
{printf("%p\n",&((struct st*)0)->b);
}

上面的代码

(struct st*)0

这个的意思就是把这个结构体放到0刻度上面开始量了,然后量到哪里呢?

&((struct st*)0)->b)

这个就体现出来了,量到b的位置。所以上面的输出应该是4

看完上面的解释,应该知道下面这两个代码的功能是一样的。

typeof ((struct st*)0)->b) c; // 取b的类型来声明c
int c;

其实不只是对于0,用其他数字一样是有效的,比如下面的代码,并没有任何问题,编译器关心的是类型,而不在乎这个数字。

printf("%p\n",&((struct st*)4)->b  -4 );

4.4 offsetof(TYPE, MEMBER)

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

size_t 这个有不懂的可以百度下,就是unsigned 的整数,在32位和64位下长度不同,所以这个offsetof就是获取结构体的偏移长度

5 container_of 剖析

#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE*)0)->MEMBER)
#define container_of(ptr, type, member) ({          \const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (const typeof( ((type *)0)->member ) *)(ptr); \(type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})
//-----分割线
struct st{int a;int b;
}*pt;
//用这个来举例
container_of(&pt->a,struct st,a)const typeof( ((struct st *)0)->a ) *__mptr = (const typeof( ((struct st *)0)->a ) *)(&pt->a);
const int *__mptr = (int *)(&pt->a);//第一句解析完,实际上就是获取a的地址。
(type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );
//这个变成
(struct st *)( (char *)__mptr - ((unsigned int) &((struct st*)0)->a));
//这句的意思,把a的地址减去a对结构体的偏移地址长度,那就是结构体的地址位置了。

我画个图

 

6 实例代码

/*************************************************************************> File Name: 4.c> Author: > Mail: > Created Time: Mon 14 Jan 2019 04:47:24 PM CST************************************************************************/#include<stdio.h>
#include<stddef.h>
#include<stdlib.h>#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE*)0)->MEMBER)/*ptr 成员指针
* type 结构体 比如struct Stu
* member 成员变量,跟指针对应
* */
#define container_of(ptr, type, member) ({          \const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (const typeof( ((type *)0)->member ) *)(ptr); \(type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})typedef struct Stu{int age;char name[10];int id;unsigned long phone_num;
}*p_stu,str_stu;void print_all(void *p_str)
{p_stu m1p_stu = NULL;m1p_stu = container_of(p_str,struct Stu,age);printf("age:%d\n",m1p_stu->age);printf("name:%s\n",m1p_stu->name);printf("id:%d\n",m1p_stu->id);printf("phone_num:%d\n",m1p_stu->phone_num);
}void main(void)
{p_stu m_stu = (p_stu)malloc(sizeof(str_stu));m_stu->age = 25;m_stu->id  = 1;m_stu->name[0]='w';m_stu->name[1]='e';m_stu->name[2]='i';m_stu->name[3]='q';m_stu->name[4]='i';m_stu->name[5]='f';m_stu->name[6]='a';m_stu->name[7]='\0';m_stu->phone_num=13267;/*传结构体成员指针进去*/print_all(&m_stu->age);printf("main end\n");if(m_stu!=NULL)free(m_stu);
}

程序输出

age:25
name:weiqifa
id:1
phone_num:13267
main end

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