offsetof宏与container_of宏

Posted 2021-03-25 jiangtongxue

offsetof宏与container_of宏
1、由结构体指针进而访问各元素的原理
（1）通过结构体整体变量来访问其中各个元素，本质上是通过指针方式来访问的，形式上是通过.的方式来访问的（这个
时候其实是编译器帮我们自动计算了偏移量）。
2、offsetof宏：
#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((int)&( (TYPE *)0)->MEMBER )
（1）offsetof宏的作用是：用宏来计算结构体中某个元素和结构体首地址的偏移量（其实质是通过编译器来帮助我们计算）。
（2）offsetof宏的原理：我们虚拟一个type类型结构体变量，然后用type.member的方式来访问那个member元素，继而得到member
相对于整个变量首地址的偏移量。
#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((int)&( (TYPE *)0)->MEMBER )
(TYPE *)0
这是一个强制类型转换，把0地址强制转换成一个指针，这个指针指向一个TYPE类型的结构体变量。
（实际上这个结构体变量可能不存在，但是只要我不去解引用这个指针就不会出错）。
((TYPE *)0)->MEMBER
(TYPE *)0是一个TYPE类型结构体变量的指针，通过指针来访问这个结构体变量的member元素
&((TYPE *)0)->MEMBER
&((TYPE *)0)->MEMBER等效于&(((TYPE *)0)->MEMBER),意思就是得到member元素的地址。但是因为整个结构体变量的首地址是0，所以相当于
整个结构体变量的起始地址是0，而member元素的首地址是&((TYPE *)0)->MEMBER，所以这个数字减去0还是这个数字，但是减去之后的意义就变
成了member元素相对于整个结构体变量首地址的偏移量。
实例：
 struct mystruct
 {
  char a;
  int b;
  short c;
 };
 int offsetofa = offsetof(struct mystruct, a);
 printf("offsetofa = %d. ", offsetofa);     //offsetofa = 0;
 int offsetofb = offsetof(struct mystruct, b);
 printf("offsetofb = %d. ", offsetofb);     //offsetofb = 4;
 int offsetofc = offsetof(struct mystruct, c);
 printf("offsetofc = %d. ", offsetofc);     //offsetofa = 8;
3、container_of宏：
#define container_of(ptr, type, member) ({          
    const typeof(((type *)0)->member) * __mptr = (ptr);
    (type *)((char *)__mptr - offsetof(type, member)); })
（1）作用：知道一个结构体中某个元素的指针，反推这个结构体变量的指针。有了container_of宏，我们可以从一个元素的指针得到整个结构体
变量的指针，继而得到结构体中其他元素的指针。
（2）typeof关键字的作用是：typeof(a)时由变量a得到a的类型，typeof就是由变量名得到变量数据类型的。
（3）这个宏的工作原理：先用typeof得到member元素的类型定义成一个指针，然后用这个指针减去该元素相对于整个结构体变量的偏移量（偏移量
用offsetof宏得到的），减去之后得到的就是整个结构体变量的首地址了，再把这个地址强制转换成type *即可。
实例：
 struct mystruct
 {
  char a;
  int b;
  short c;
 };
 struct mystruct s1;
 struct mystruct *ps = NULL;
 short *p = &(s1.c);    //p就是指向结构体中某个member的指针
 //问题就是通过p来计算得到s1的指针
 ps = container_of(p, struct mystruct, c);
 printf(ps等于：%p. , ps);