linux內核中的IS_ERR
linux內核中的IS_ERR()、PTR_ERR()和ERR_PTR()
在看內核源碼的時候，經常會遇到IS_ERR，比如在 linux/arch/arm/kernel/sys_arm.c中
[plain] www.2cto.com
asmlinkage int sys_execve(char __user *filenamei, char __user * __user *argv,
char __user * __user *envp, struct pt_regs *regs)
{
int error;
char * filename;
filename = getname(filenamei);
error = PTR_ERR(filename);
if (IS_ERR(filename))
goto out;
error = do_execve(filename, argv, envp, regs);
putname(filename);
out:
return error;
}
IS_ERR宏定義在include/linux/err.h，如下所示： www.2cto.com
[plain]
#ifndef _LINUX_ERR_H
#define _LINUX_ERR_H
#include <linux/compiler.h>
#include <asm/errno.h>
/*
* Kernel pointers have redundant information, so we can use a
* scheme where we can return either an error code or a dentry
* pointer with the same return value.
*
* This should be a per-architecture thing, to allow different
* error and pointer decisions.
*/
#define IS_ERR_VALUE(x) unlikely((x) > (unsigned long)-1000L)
static inline void *ERR_PTR(long error)
{
return (void *) error;
}
static inline long PTR_ERR(const void *ptr)
{
return (long) ptr;
}
static inline long IS_ERR(const void *ptr)
{
return IS_ERR_VALUE((unsigned long)ptr);
}
#endif /* _LINUX_ERR_H */
下面我們就來具體分析一下這段代碼，看看內核中的巧妙設計思路。
要想明白IS_ERR()，首先理解要內核空間。所有的驅動程序都是運行在內核空間，內核空間雖然很大，但總是有限的，而在這有限的空間中，其最後一個page是專門保留的，也就是說一般人不可能用到內核空間最後一個page的指針。換句話說，你在寫設備驅動程序的過程中，涉及到的任何一個指針，必然有三種情況：
有效指針；
NULL，空指針；
錯誤指針，或者說無效指針。
而所謂的錯誤指針就是指其已經到達了最後一個page，即內核用最後一頁捕捉錯誤。比如對於32bit的系統來說，內核空間最高地址0xffffffff，那麼最後一個page就是指的0xfffff000~0xffffffff(假設4k一個page)，這段地址是被保留的。內核空間為什麼留出最後一個page？我們知道一個page可能是4k，也可能是更多，比如8k，但至少它也是4k，所以留出一個page出來就可以讓我們把內核空間的指針來記錄錯誤了。內核返回的指針一般是指向頁面的邊界(4k邊界)，即ptr & 0xfff == 0。如果你發現你的一個指針指向這個范圍中的某個地址，那麼你的代碼肯定出錯了。IS_ERR()就是判斷指針是否有錯，如果指針並不是指向最後一個page，那麼沒有問題；如果指針指向了最後一個page，那麼說明實際上這不是一個有效的指針，這個指針裡保存的實際上是一種錯誤代碼。而通常很常用的方法就是先用IS_ERR()來判斷是否是錯誤，然後如果是，那麼就調用PTR_ERR()來返回這個錯誤代碼。因此，判斷一個指針是不是有效的，可用如下的方式：
#define IS_ERR_VALUE(x) unlikely((x) > (unsigned long)-1000L)
(unsigned long)-1000L 應該為 (unsigned long)-0x1000L!(因為 -0x1000 才是 0xFFFFF000)，這應該是內核的一個bug吧！在2.6.30.4的內核中是這樣定義的：
[plain]
#define MAX_ERRNO 4095
#define IS_ERR_VALUE(x) unlikely((x) >= (unsigned long)-MAX_ERRNO)
即判斷是不是在（0xfffff000，0xffffffff)之間，因此，可以用IS_ERR()來判斷內核函數的返回值是不是一個有效的指針。注意這裡用unlikely()的用意！
至於PTR_ERR(), ERR_PTR()，只是強制轉換以下而已。現在應該知道為什麼我寫返回錯誤碼的時候也加個負號如 -ENOSYS這樣子了。而PTR_ERR()只是返回錯誤代碼，也就是提供一個信息給調用者，如果你只需要知道是否出錯，而不在乎因為什麼而出錯，那你當然不用調用PTR_ERR()了。
而我們的錯誤碼的值在內存中定義都是這樣的(asm-generic/errno-base.h)：
[plain]
......
#define EPERM 1 /* Operation not permitted */
#define ENOENT 2 /* No such file or directory */
#define ESRCH 3 /* No such process */
#define EINTR 4 /* Interrupted system call */
#define EIO 5 /* I/O error */
#define ENXIO 6 /* No such device or address */
#define E2BIG 7 /* Argument list too long */
#define ENOEXEC 8 /* Exec format error */
#define EBADF 9 /* Bad file number */
#define ECHILD 10 /* No child processes */
#define EAGAIN 11 /* Try again */
#define ENOMEM 12 /* Out of memory */
#define EACCES 13 /* Permission denied */
#define EFAULT 14 /* Bad address */
#define ENOTBLK 15 /* Block device required */
#define EBUSY 16 /* Device or resource busy */
#define EEXIST 17 /* File exists */
#define EXDEV 18 /* Cross-device link */
#define ENODEV 19 /* No such device */
#define ENOTDIR 20 /* Not a directory */
#define EISDIR 21 /* Is a directory */
#define EINVAL 22 /* Invalid argument */
#define ENFILE 23 /* File table overflow */
#define EMFILE 24 /* Too many open files */
#define ENOTTY 25 /* Not a typewriter */
#define ETXTBSY 26 /* Text file busy */
#define EFBIG 27 /* File too large */
#define ENOSPC 28 /* No space left on device */
#define ESPIPE 29 /* Illegal seek */
#define EROFS 30 /* Read-only file system */
#define EMLINK 31 /* Too many links */
#define EPIPE 32 /* Broken pipe */
#define EDOM 33 /* Math argument out of domain of func */
#define ERANGE 34 /* Math result not representable */
........
如果指針指向了最後一個page，那麼說明實際上這不是一個有效的指針。這個指針裡保存的實際上是一種錯誤代碼。而通常很常用的方法就是先用IS_ERR()來判斷是否是錯誤，然後如果是，那麼就調用PTR_ERR()來返回這個錯誤代碼。
