今天我们来看看 Linux 中的两个经典的宏：offsetof 与 container_of。下来我们先来看看它们两个的宏定义，如下
#ifndef offsetof
#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t)&((TYPE*)0)->MEMBER)
#endif
#ifndef container_of
#define container_of(ptr, type, member) ({ \
const typeof(((type*)0)->member)* __mptr = (ptr); \
(type*)((char*))__mptr - offsetof(type, member); })
#endif要想看懂这两个宏，我们就先来看看编译器做了什么？ offsetof 是用于计算 TYPE 结构体中 MEMBER 成员的偏移位置。编译器清楚的知道结构体成员变量的偏移位置，通过结构体变量首地址与偏移量定位成员变量。下来我们通过测试代码来进行说明
#include#ifndef offsetof #define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t)&((TYPE*)0)->MEMBER) #endif struct ST { int i; // 0 int j; // 4 char c; // 8 }; void func(struct ST* pst) { int* pi = &(pst->i); // 0 int* pj = &(pst->j); // 4 char* pc = &(pst->c); // 8 printf("pst = %p\n", pst); printf("pi = %p\n", pi); printf("pj = %p\n", pj); printf("pc = %p\n", pc); } int main() { struct ST s = {0}; func(&s); func(NULL); printf("offset i: %d\n", offsetof(struct ST, i)); printf("offset j: %d\n", offsetof(struct ST, j)); printf("offset c: %d\n", offsetof(struct ST, c)); return 0; }
我们来看看结果
我们看到 pst 和 pi 打印的地址值是一样的，J 和 c 分别加 4。以 NULL 为参数传进去更加看的明显，而直接调用 offsetof 宏，它的效果和 NULL 是一样的。由此，它的作用就显而易见了，用于获取 TYPE 结构体中的 MEMBER 的偏移量。
下来我们来看看 container_of 宏，首先讲解下（{ }），它是 GNU C 编译器的语法扩展，它与逗号表达式的作用类似，结果为最后一个语句的值。如下所示
typeof 是 GNU C 编译器特有的关键字，它只在编译器生效，用于得到变量的类型。用法如下
最后的原理如下图所示
下来我们来编程进行分析说明
#include#ifndef offsetof #define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t)&((TYPE*)0)->MEMBER) #endif #ifndef container_of #define container_of(ptr, type, member) ({ \ const typeof(((type*)0)->member)* __mptr = (ptr); \ (type*)((char*)__mptr - offsetof(type, member)); }) #endif #ifndef container_of_new #define container_of_new(ptr, type, member) ((type*)((char*)(ptr) - offsetof(type, member))) #endif struct ST { int i; // 0 int j; // 4 char c; // 8 }; void method_1() { int a = 0; int b = 0; int r = ( a = 1, b = 2, a + b ); printf("r = %d\n", r); } void method_2() { int r = ( { int a = 1; int b = 2; a + b; } ); printf("r = %d\n", r); } void type_of() { int i = 100; typeof(i) j = i; const typeof(j)* p = &j; printf("sizeof(j) = %d\n", sizeof(j)); printf("j = %d\n", j); printf("*p = %d\n", *p); } int main() { method_1(); method_2(); type_of(); struct ST s = {0}; char* pc = &s.c; int e = 0; int* pe = &e; struct ST* pst = container_of(pc, struct ST, c); printf("&s = %p\n", &s); printf("pst = %p\n", pst); return 0; }
我们来编译看看结果
编译的时候报了 4 个警告，但是不影响我们的输出，看看运行结果
上面的两个输出 r 的值是一样的，它们的写法是等价的。用 container_of 宏调用的时候，s 和 pst 的地址值是一样的。那么我们用自己定义的 container_of_new 宏来调用 pe 试试呢？看看结果
编译的时候已经给出警告了，说 pc 的类型是不对的。然后我们来运行看看结果
我们发现最后打印的 s 和 pst 的值竟然是不一样的。由此可以看出，原生的 container_of 宏写法虽然复杂点，但是它的安全性是最高的。通过今天对 offsetof 与 container_of 宏的剖析，总结如下：1、编译器清楚的知道结构体成员变量的偏移位置；2、({ }) 与逗号表达式类似，结果为最后一个语句的值；3、typeof 只在编译期生效，用于得到变量的类型；4、container_of 使用 ({ }) 进行类型的安全检查。
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