container_of深入理解

container_of在linux头文件kernel.h中定义，如下：

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

#ifndef container_of
/**
 * container_of - cast a member of a structure out to the containing structure
 * @ptr:        the pointer to the member.
 * @type:       the type of the container struct this is embedded in.
 * @member:     the name of the member within the struct.
 *
 */
#define container_of(ptr, type, member) ({                      /
        const typeof(((type *)0)->member) * __mptr = (ptr);     /
        (type *)((char *)__mptr - offsetof(type, member)); })
#endif

这里在简单插入对typeof的理解：

typeof关键字是C语言中的一个新扩展。从语义上看，typeof 关键字将用做类型名（typedef名称）并指定类型。

请注意，typeof构造中的类型名不能包含存储类说明符，如extern或static。不过允许包含类型限定符，如const或volatile。

例如：

  1. struct demo_struct {
   2.     type1 member1;
   3.     type2 member2;
   4.     type3 member3;
   5.     type4 member4;
   6. };
   7.
   8. struct demo_struct demo;

   struct demo_struct *demop = container_of(memp, struct demo_struct, member3);
首先，我们将container_of(memp, struct demo_struct, type3)根据宏的定义进行展开如下：
   1. struct demo_struct *demop = ({                      /
   2.     const typeof( ((struct demo_struct *)0)->member3 ) *__mptr = (memp);    /
   3.     (struct demo_struct *)( (char *)__mptr - offsetof(struct demo_struct, member3) );})

假设结构体变量demo在实际内存中的位置如下图所示：
     demo
+-------------+ 0xA000
|   member1              |
+-------------+ 0xA004
|   member2             |
|                                |
+-------------+ 0xA010
|   member3             |
|                                |
+-------------+ 0xA018
|   member4             |
+-------------+
则，在执行了上述代码的第2行之后__mptr的值即为0xA010。

同样，我们将上述的offsetof调用展开，即为：
   3. (struct demo_struct *)( (char *)__mptr - ((size_t) &((struct demo_struct *)0)->member3) );
可见，offsetof的实现原理就是取结构体中的域成员相对于地址0的偏移地址，也就是域成员变量相对于结构体变量首地址的偏移。
因此，offsetof(struct demo_struct, member3)调用返回的值就是member3相对于demo变量的偏移。结合上述给出的变量地址分布图可知，offsetof(struct demo_struct, member3)将返回0x10。
于是，由上述分析可知，此时，__mptr==0xA010，offsetof(struct demo_struct, member3)==0x10。
因此， (char *)__mptr - ((size_t) &((struct demo_struct *)0)->member3) == 0xA010 - 0x10 == 0xA000，也就是结构体变量demo的首地址（如上图所示）。