由结构体成员地址计算结构体地址——list_entry()原理详解

#define list_entry(ptr, type, member) container_of(ptr, type, member)

在进行编程的时候，我们经常在知道结构体地址的情况下，寻找其中某个成员的地址；但是知道了成员的地址，如果找到这个结构体对应的地址呢？

Linux内核中，获取节点地址的函数是list_entry()，它的宏定义如上所示。

我们再来查找container_of(ptr, type, member)的定义，发现它依然是一个宏定义：

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

在container_of(ptr, type, member)的宏定义中，真正返回节点地址的是最后一句话，

而在最后一句话中offsetof(TYPE, MEMBER)依然是一个宏定义。

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

typedef __kernel_size_t		size_t;
typedef unsigned int	__kernel_size_t;

通过逐层查找之后我们来说一下list_entry()函数的具体实现，我们从下往上说起。

1. 
   #define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER)
   
   

• TYPE

这是我们自定义的结构体类型，它的内部至少一个list_head型成员变量，如下：

struct TYPR
{
    //...
    struct list_head member;
    //...
};

其中list_head也是一个结构体，它的定义我们稍后再说。

• MEMBER

这是TYPE对象中list_head型变量的变量名。

• 语句解析

(TYPE *)0：将0强制转换成TYPE型指针，则该指针一定指向0地址(数据段基址)。

&((TYPE *)0)->MEMBER这句话其实是&(((TYPE *)0)->MEMBER),通过该指针访问TYPE的MEMBER成员并得到其地址。

由于该指针的起始地址是0，那么&((TYPE *)0)->MEMBER也就是一个TYPE型变量的起始地址

与该变量内部MEMBER成员变量起始地址之间的偏移量，这个偏移量对于所有的TYPE型变量都是成立的。

那么，接下来的思路便很明确了，我们只要知道一个TYPE类型变量中MEMBER变量的起始地址，减去

offsetof(TYPE, MEMBER)这个偏移量，就可以得到TYPE类型变量的起始地址。

它的的对应关系如下图所示：

思路很清晰，但还有一些细节需要注意，我们继续看代码。

2.

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

• const typeof(((type *)0)->member) * __mptr = (ptr);

由于下面我们要对指针进行强制类型转换，所以这里我们又申请一个指针，指向和ptr相同的位置。

这里的ptr指的是实际list_head member的地址。

• (char *)__mptr

由于offsetof()函数求得的是偏移字节数，所以这里(char *)__mptr使得指针的加减操作步长为1Byte

然后二者相减便可以得到TYPE变量的起始地址，最后通过(type *)类型转换，将该地址转换为TYPE类型的指针。

再向上就是一些宏定义没有什么可说的了。

来自为知笔记(Wiz)