container_of(container_of 原理 和应用场景)

什么是container_of？

container_of是Linux内核中一个常用的宏，用于从结构体的一个成员变量指针获取整个结构体的指针。在Linux内核开发中，这个宏被广泛使用，因为它提供了一种简便而有效的方法来实现数据结构的嵌套和管理。本文将深入探讨container_of的工作原理及其在实际编程中的应用。

container_of的工作原理

container_of宏的定义如下：

```c

define container_of(ptr, type, member) ({ \

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

(type )( (char )__mptr - offsetof(type, member) ); })

```

它通过对结构体成员变量的指针进行偏移量的计算，从而得到包含该成员的完整结构体的指针。具体而言，它使用了两个关键的操作：

1. typeof：用于获取成员变量的类型。

2. offsetof：用于获取成员变量在结构体中的偏移量。

例如，如果有一个结构体如下定义：

```c

struct my_struct {

int a;

char b;

float c;

};

```

假设我们有一个指向my_struct中变量b的指针，我们可以使用container_of宏来获取整个my_struct的指针，如下所示：

```c

struct my_struct ptr;

char ptr_b = &ptr->b;

struct my_struct container = container_of(ptr_b, struct my_struct, b);

```

在这个例子中，container将指向包含成员变量b的完整my_struct结构体的地址。

实际应用场景

container_of在Linux内核中的应用非常广泛，特别是在实现数据结构时。它的主要优势在于能够简化代码并提高代码的可读性。例如，在内核中管理各种数据结构时，我们经常会用到链表（list）或者红黑树（rbtree）。这些数据结构经常以某种形式嵌入到更大的结构体中，而container_of宏能够帮助我们轻松地从嵌入结构体的成员变量指针中获得整个父结构体的指针。

另一个实际应用的例子是内核中的容器（container）。内核中的容器通常会使用container_of宏来从特定的成员变量指针中获取整个容器的指针，以便进行操作和管理。

结论

总结来说，container_of宏是Linux内核中一个强大且灵活的工具，它通过简单而高效的方式实现了从结构体成员变量指针到整个结构体指针的转换。在实际编程中，理使用container_of宏可以显著代码的可维护性和可读性，尤其是在处理复杂的数据结构时。对于希望深入了解Linux内核开发或者系统编程的开发者来说，掌握并熟练运用container_of宏无疑是一个重要的技能。