C语言结构体中不得不知的技巧-offsetof()与 container

引言： 结构体的使用赋予了C 语言“面向对象”的特性。我们经常将一系列变量、函数封装在一个结构体中，来方便管理这些参数。但是“封装”这种操作，带来好处的同时容易隐藏掉一些内部的细节，使得我们想了解结构体中的细节变得麻烦。最近看 linux 中关于结构体的使用中大量使用了 offsetof()与 container_of()，研究发现，他们的确很有用，遂作此文，作为分享。

offsetof() 原型如下：

offsetof(TYPE, MEMBER)

2）container_of() 原型如下：

container_of(ptr, type, member)

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

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

typedef struct custom_struct {
    int a;
    size_t b;
    char c;
    char d;
    struct {
        uint8_t id;
        char *name;
    } info;
}custom_struct;

void printf_name(size_t *p_b)
{
    custom_struct *p_test = container_of(p_b, custom_struct, b);
    printf("name is %srn", p_test->info.name);
}

void app_main(void)
{
    printf("init donern");
    custom_struct test = {1,2,'3','4',
    .info = {
        .name="custom",
    }};
    int adr_a = offsetof(custom_struct, a);
    int adr_b = offsetof(custom_struct, b);
    int adr_c = offsetof(custom_struct, c);
    int adr_d = offsetof(custom_struct, d);
    int adr_id = offsetof(custom_struct, info.id);
    int adr_name = offsetof(custom_struct, info.name);

    printf("adr_a=%drn", adr_a);
    printf("adr_b=%drn", adr_b);
    printf("adr_c=%drn", adr_c);
    printf("adr_d=%drn", adr_d);
    printf("adr_id=%drn", adr_id);
    printf("adr_name=%drn", adr_name);

    (void)memset(&test, 0, offsetof(custom_struct, info.id));
    printf("a=%drn", test.a);
    printf("b=%drn", test.b);
    printf("c=%crn", test.c);
    printf("d=%crn", test.d);

    printf("test's ptr is %prn", &test);
    custom_struct *p_test = container_of(&test.b, custom_struct, b);
    printf("test's ptr calculated from the sub is %prn", p_test);

    printf_name(&test.b);
}

输出结果：

init done
adr_a=0
adr_b=4
adr_c=8
adr_d=9
adr_id=12
adr_name=16
a=0
b=0
c=
d=
test's ptr is 0x3ffb5c80
test's ptr calculated from the sub is 0x3ffb5c80
name is custom

结果分析：
1）offsetof() 获取了成员相对于整个结构体的偏移地址。程序中使用 (void)memset(&test, 0, offsetof(custom_struct, info.id)); 语句清除了结构体中部分变量的值。
2）结构体变量 test 的地址与 container_of() 计算获取的该结构体 变量的地址一致。更进一步地，在 printf_name() 内成功地通过结构体变量 test 的成员变量 b，访问到了 结构体变量 test 的成员 name 的值。成功实现从局部获取到整体。真令人开心阿，哈哈。
（代码可以直接复制粘贴进行验证奥～）
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