offsetof與container_of宏總結

1、前言

　　今天在看代碼時，遇到offsetof和container_of兩個宏，覺得很有意思，功能很強大。offsetof是用來判斷結構體中成員的偏移位置，container_of宏用來根據成員的地址來獲取結構體的地址。兩個宏設計的很巧妙，值得學習。linux內核中有著兩個宏的定義，並在鏈表結構中得到應用。不得不提一下linux內核中的鏈表，設計的如此之妙，只需要兩個指針就搞定了。後續認真研究一下這個鏈表結構。

2、offsetof宏

　　使用offsetof宏需要包含stddef.h頭文件，實例可以參考：http://www.cplusplus.com/reference/cstddef/offsetof/。

      offsetof宏的定義如下：

#define offsetof(type, member) (size_t)&(((type*)0)->member)

　　巧妙之處在於將地址0強制轉換為type類型的指針，從而定位到member在結構體中偏移位置。編譯器認為0是一個有效的地址，從而認為0是type指針的起始地址。

3、container_of宏

　　使用container_of宏需要包含linux/kernel.h頭文件，container_of宏的定義如下所示：

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

container_of宏分為兩部分，

第一部分：const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr);

通過typeof定義一個member指針類型的指針變量__mptr，（即__mptr是指向member類型的指針），並將__mptr賦值為ptr。

第二部分： (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) )，通過offsetof宏計算出member在type中的偏移，然後用member的實際地址__mptr減去偏移，得到type的起始地址，即指向type類型的指針。

第一部分的目的是為了將統一轉換為member類型指針。

4、測試程序

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 
 4 #define NAME_STR_LEN  32
 5 
 6 #define offsetof(type, member) (size_t)&(((type*)0)->member)
 7 
 8 #define container_of(ptr, type, member) ({ \
 9         const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr); \
10         (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})
11 
12 typedef struct student_info
13 {
14     int  id;
15     char name[NAME_STR_LEN];
16     int  age;
17 }student_info;
18 
19 
20 int main()
21 {
22     size_t off_set = 0;
23     off_set = offsetof(student_info, id);
24     printf("id offset: %u\n",off_set);
25     off_set = offsetof(student_info, name);
26     printf("name offset: %u\n",off_set);
27     off_set = offsetof(student_info, age);
28     printf("age offset: %u\n",off_set);
29     student_info *stu = (student_info *)malloc(sizeof(student_info));
30     stu->age = 10;
31     student_info *ptr = container_of(&(stu->age), student_info, age);
32     printf("age:%d\n", ptr->age);
33     printf("stu address:%p\n", stu);
34     printf("ptr address:%p\n", ptr);
35     return 0;
36 

測試結果：