1. Container_Of的概述
在Linux内核的代码中，有一种非常常见的宏叫做Container_Of。它在内核中被广泛使用，用于根据结构体中的一个成员变量来获取整个结构体的指针。
1.1 Container_Of的定义
Container_Of的定义非常简单：
#define container_of(ptr, type, member) \
((type *)((char *)(ptr) - offsetof(type, member)))
这个宏接受三个参数：要获取指针的成员指针、结构体的类型以及成员在结构体中的名称。
1.2 Container_Of的作用
Container_Of的作用在于，它可以根据一个结构体中的某个成员的指针，计算出整个结构体的指针。这在Linux内核的代码中非常有用，因为在内核中经常需要通过一个指向某个成员的指针来获取整个结构体的指针，然后进行进一步的操作。
2. Container_Of的实现原理
Container_Of的实现原理其实也非常简单：它利用了C语言中指针与数组之间的关系。
2.1 数组与指针的关系
在C语言中，数组和指针之间存在非常密切的关系。实际上，可以把数组看作是一个连续的内存空间，而指针则是指向这段内存空间的起始地址。
因此，如果我们有一个指针，我们可以通过指针偏移的方式来访问数组中的元素。
2.2 Container_Of的实现原理
Container_Of的实现原理就是利用了指针与数组之间的关系。它首先使用offsetof宏来计算出成员在结构体中的偏移量，然后通过指针偏移的方式来计算出整个结构体的指针。
具体来说，Container_Of宏的实现可以分为以下几个步骤：
2.2.1 计算成员在结构体中的偏移量
#define offsetof(type, member) ((size_t) &((type *)0)->member)
offsetof宏的作用是计算出成员在结构体中的偏移量。它使用了一个技巧，也就是将一个指向类型为type的空指针进行强制类型转换，然后通过成员名字来获取成员在结构体中的偏移量。
这种偏移量的计算方式比较巧妙，它利用了C语言中指针与数组之间的关系。具体来说，offsetof宏相当于计算了一个指向成员的指针相对于整个结构体的指针的偏移量。
2.2.2 计算整个结构体的指针
((type *)((char *)(ptr) - offsetof(type, member)))
通过上述的计算偏移量的方式，Container_Of宏可以通过指向成员的指针ptr计算出整个结构体的指针。具体来说，它利用了指针ptr与整个结构体的指针之间的偏移量，将指针ptr减去偏移量即可得到整个结构体的指针。
这里的(char *)是为了确保指针的类型正确，因为指针减去偏移量之后得到的地址可能不是char类型的，所以需要进行强制类型转换。
3. Container_Of的应用举例
Container_Of在Linux内核中被广泛使用，下面以一个具体的例子来说明它的应用。
3.1 定义一个结构体
struct student {
int id;
char name[20];
int age;
};
假设我们有一个学生结构体，其中包含学生的学号、姓名和年龄。
3.2 在结构体中定义一个成员指针
struct student *ptr;
我们在结构体中定义一个学生指针ptr，用于指向某个学生结构体。
3.3 使用Container_Of宏获取整个结构体的指针
struct student *stu = container_of(ptr, struct student, age);
通过Container_Of宏，我们可以根据学生的年龄成员指针ptr，获取整个学生结构体的指针stu。
4. 小结
总结一下，Container_Of是Linux内核中一个非常常用的宏，它可以根据结构体中的一个成员的指针，计算出整个结构体的指针。它的实现原理利用了指针与数组之间的关系，通过计算成员在结构体中的偏移量，再利用指针偏移的方式来获取整个结构体的指针。在Linux内核的代码中，Container_Of被广泛应用于各种场景，非常有用。