container_of 函数深入剖析

container_of 源码分析

在 Linux 和 Android 系统中，经常会遇到名为 container_of 的函数。对于从事 Linux 和 Android 开发的程序员来说，理解 container_of 函数至关重要，因为它是一个高效且强大的工具，可用于从指向结构成员的指针中获取该结构的地址。

本文将深入分析 container_of 函数的源码，揭示其工作原理和使用场景。我们将从函数签名和原型开始，然后探讨其内部实现，最后提供一些实际示例来说明如何在代码中使用 container_of。

函数签名和原型

container_of 函数的原型如下：

#include <linux/kernel.h>

void *container_of(void *ptr, struct type *type, const char *member);

此函数接收三个参数：

• ptr：指向结构成员的指针。
• type：指向结构类型的指针。
• member：结构成员的名称。

内部实现

container_of 函数的内部实现相当简单。它首先计算结构成员 member 在结构 type 中的偏移量。然后，它将此偏移量应用于指向成员的指针 ptr，以获得指向结构本身的指针。该过程在以下伪代码中总结：

struct_offset = offsetof(struct type, member);
struct_ptr = (struct type *) ((char *)ptr - struct_offset);

通过这种方式，container_of 函数可以有效地从结构成员的指针中获取结构的地址。

使用场景

container_of 函数在 Linux 和 Android 内核中有着广泛的应用。它通常用于从指向结构成员的指针中获取结构的地址，从而允许程序员访问结构的其他成员或执行其他操作。

例如，在设备驱动程序中，container_of 函数可用于从指向设备文件操作结构的指针中获取设备结构的地址。这使得驱动程序能够访问设备的具体信息和操作。

实际示例

以下是一个实际示例，展示如何在代码中使用 container_of 函数：

struct device *dev;
struct device_file_operations *fops;

fops = container_of(ptr, struct device_file_operations, open);
dev = container_of(fops, struct device, fops);

在此示例中，fops 指针指向设备文件操作结构，而 dev 指针指向设备结构。通过使用 container_of 函数，我们可以从 fops 指针中获取 dev 指针，从而访问设备的具体信息和操作。

总结

container_of 函数是一个功能强大且高效的工具，可用于从指向结构成员的指针中获取结构的地址。它在 Linux 和 Android 内核中有着广泛的应用，并且对于理解和修改内核代码至关重要。通过掌握 container_of 函数的使用，程序员可以有效地处理结构数据并编写健壮且高效的代码。