container_of宏深究

在Linux內核編程中廣泛使用了container_of宏，有必要對該宏的使用及實現做一個詳細的分析。

1，作用

原型container_of(ptr,type,member)。ptr是指向類型爲type的結構體中member元素的指針，該宏最終返回類型爲type的結構體的指針。
舉個例子,

 struct my_struct{
     int i;
     int y;
 };
struct my_struct A;
//這裏假設知道A中y變量的地址，求A的地址
int *ptr = &(A.y);
container_of(ptr,struct my_struct,y) //返回A的地址。

2，實現原理

1  #define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER)
2  #define container_of(ptr, type, member) ({          \
3      const typeof(((type *)0)->member) * __mptr = (ptr); \
4      (type *)((char *)__mptr - offsetof(type, member)); })

 網上對這部分的分析已經比較多了，這裏不太詳述。大體是offsetof計算出member變量在type中的偏移量，container_of在ptr的基礎上減去偏移量獲得整個結構的基地址。

3，若干問題
  1，上述3行似乎無用，定義如下似乎也可以

 #define container_of(ptr, type, member) ({          \
             (type *)((char *)ptr - offsetof(type, member)); })

    答曰：其實正常輸入來說，上述代碼同樣可以工作，第3行的主要作用在於類型檢測，阻止參數輸入錯誤的情況。這裏舉個例子來說明

#include <stdio.h>

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

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

#define container_of2(ptr, type, member) ({          \
     (type *)((char *)ptr - offsetof(type, member)); })
 
struct my{ 
    int i;
    int y;
};
char k=0;

int main(){
  struct my qq; 
  struct my *qqp;

  qq.y=8;
  printf("%p %p\n",&(qq.y),&qq);

  qqp=container_of(&(qq.y),struct my,y); //OK
  qqp=container_of2(&(qq.y),struct my,y);//OK

 qqp=container_of(&k,struct my,y);  //這裏會因爲參數不匹配而報錯
  qqp=container_of2(&k,struct my,y);  //沒有報錯，得到了一個錯誤的結果
  return 0;
}

 2 offsetof 中的地址0很容易理解，這樣可以很容易的計算出偏移量。但是第3行中的地址0怎麼理解呢？
      答：由於使用了typeof，這裏僅僅時取得數據類型。typeof是GCC的擴展。關於typeof的使用，舉個例子
        int *p；
         typeof（*p） =  int
         於是typeof(((type *)0)->member)就是得到了type中member元素的類型。於是我的理解就是這裏僅僅是爲了取得數據類型，於是0的取值不重要，我改成了100，1000完全沒有影響。使用0估計是因爲用習慣了，總得有個數，要是隨便寫的話，也許引起的誤解會更多。自己的想法，和實驗的結果，歡迎指正。