LinuxKernel(一)

首先，回顾一下基础的宏操作：

C语言宏

#与##

1. #的作用是字符串化：在一个宏中的参数前面使用一个#,预处理器会把这个参数转换为一个字符数组

   #define ERROR_LOG(info) fprintf(stderr,"error:"#info"\n");
   

   则有：

   ERROR_LOG("add"); ---> fprintf(stderr,"error: "add"\n");
   ERROR_LOG(devied =0); ---> fprintf(stderr,"error: devied=0\n");
   

2. #是一种分隔连接方式，它的作用是先分隔，然后进行强制连接。

   例如：

   #define XNAME(n) x##n
   

   那么XNAME(4)就会展开为x4.

do{/*codes*/}while(0)

采用这种方式是为了防范在使用宏过程中出现错误，主要有如下几点：

　　(1)空的宏定义避免warning:

#define foo() do{}while(0)

　 (2)存在一个独立的block，可以用来进行变量定义，进行比较复杂的实现。

　 (3)如果出现在判断语句过后的宏，这样可以保证作为一个整体来是实现：

#define foo() \
	action1(); \
	action2();

　　在遇到分支语句时：

if(NULL == pPtr)
 　foo();

foo()中的两个语句就不会都被执行。

​ (4)为何不用单独的{}

#define switch(x,y) {int tmp; tmp=x;x=y;y=tmp;}
if(x>y)
 switch(x,y);
else
 op();

在把宏引入代码中，会多出一个分号，从而会报错。

变参宏: ··· 与__VA_ARGS__

某些函数接受可变的参数例如printf(),在头文件stdvar.h中有工具可以自定义变参宏。

把宏参数列表中最后的参数用···省略，而__VA_ARGS__可用在替换部分，表面省略号代表的东西。

#define PR(···)  printf(__VA_ARGS__)

例如：

PR("THIS IS __VA_ARGS__");

会被展开为：

printf("THIS IS __VA_ARGS__");

预定义符号

符号	样例值	含义
__FILE__	"test.c"	进行编译的文件名
__LINE__	25	当前行的行号
__DATE__	"Jan 31 2001"	被编译的日期
__TIME__	"23:17:24"	被编译的时间
__STDC__	1	是否遵循ANSI C
__FUNCTION__	main	所在函数名称

这些宏与编译器有关,有些支持有些不支持.

如下程序:

运行结果为:

注意到: 如果用函数或内联函数，每次的行号便都会相同。

下面是内核中，常见的两个宏：

Linux常用的两个宏

offsetof

该宏的定义如下：

#define __offsetof__(type, member) ( ( size_t ) & ( ( type * ) 0 )->member )

作用是获取结构体某成员变量的偏移量。

分析如下：

1. (type *)0 将0转化为该类型的指针，即地址为0x00000000
2. ((type *)0)->member 访问成员member
3. &(((type *)0)->member) 获取该成员地址(也就是其偏移量)
4. (size_t)&(((type *)0)->member) 将地址转化为size_t类型 即偏移量

这里访问0指针为何不会报错,取决于gcc对于该过程的优化,不会直接访问空间而是直接获得地址.

container_of

该宏的定义如下:

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

要理解这段宏,需要知道几个GCC C EXTENSIONS,查阅GCC MANUAL:

1.Statements and Declarations in Expressions

2.Referring to a Type with typeof

手册中也给出了一个典型的用法示例:

这段宏的分析如下:

1. typeof() 为GNU C ,获得变量类型
2. typeof (((type *)0 )->member) 起始地址为0 再获取member 最后返回member类型
3. const typeof (((type *)0 )->member) * __mptr=(ptr) 定义 __mptr 指针，指向ptr指向的地址，并成为常量指针
4. (char *)__mptr __mptr转化为字符型指针(运算以1个字节为单位)
5. - __offsetof__(type,member)) 减去该成员的偏移量
6. (type*)( ( char * )__mptr - __offsetof__(type,member)) 最后转化为指向该类型的指针(指向该类型的首地址)

关于上述两个宏的一段程序如下:

#include <stdio.h>
#include <string.h>

/**
 * 获取结构体变量成员的偏移量
 * @param type 类型（struct）
 * @param member 成员
 */
#define __offsetof__(type, member) ( ( size_t ) & ( ( type * ) 0 )->member )

/**
 * 获取指向整个结构体的指针
 * @param ptr 指向成员(member)变量的指针
 * @param type 类型(struct)
 * @param member 成员变量
 */
#define __container_of__(ptr, type, member) ({\
                const typeof ( ( ( type * ) 0 ) -> member ) *__mptr=(ptr);\
                ( type * )( ( char * )__mptr - __offsetof__( type, member ) );\
                })

typedef struct Student {
    char gender;
    int id;
    int age;
    char name[20];
    double score;
} Stu;

int main() {
    int gender_offset,id_offset,age_offset,name_offset,score_offset;
    gender_offset = __offsetof__(struct Student, gender);
    id_offset     = __offsetof__(struct Student, id);
    age_offset    = __offsetof__(struct Student, age);
    name_offset   = __offsetof__(struct Student, name);
    score_offset  = __offsetof__(struct Student, score);
    printf("%d\t%d\t%d\t%d\t%d\n", gender_offset, id_offset, age_offset, name_offset, score_offset);

    Stu stu;
    Stu *pstu;
    stu.gender = '1';
    stu.id = 9527;
    stu.age = 18;
    stu.score = 98.2;
    strcpy(stu.name, "elioyang");

    pstu = __container_of__(&stu.id, Stu, id);

    printf("gender=%c\n", pstu->gender);
    printf("age=%d\n", pstu->age);
    printf("name=%s\n", pstu->name);
    printf("score=%lf", pstu->score);

    return 0;
}

运行结果如下:

0       4       8       12      32
gender=1
age=18
name=elioyang
score=98.200000