程式師世界 >> 編程語言 >> C語言 >> 關於C語言 >> [c]如何通過結構體元素找到結構體？

[c]如何通過結構體元素找到結構體？

編輯：關於C語言

1. 問題提出

我們知道，如果有一個結構體定義如下：

struct _st { 
  int a; 
  char b; 
} st ;

我們可以通過st訪問到a或者b，方法就是st.a或者如果有st的指針pst，那麼就用pst->a)。但是，如果知道了結構體中元素的指針，是否可以獲得當前結構體的指針呢？或者說，如果我只能訪問到b，我可以訪問到st和a麼？

2. 這個問題的實際意義

首先，這樣做有什麼用呢？其實，自己早就知道linux內核中linus就是使用了container_of()的宏，就是利用的這個方法。最近，在項目中，碰到了一個問題，想了想暫時沒有想到特別好的方法。而使用這個方法倒是可以比較好的解決問題。

大致上問題抽象出來就是：有一些BLOCK，需要用多個鏈表串起來。比如有B1,B2,B3,B4,B5共5個BLOCK，要用三個不同功能的鏈表串起來：

鏈表1: B1->B4->B5

鏈表2: B2->B5

鏈表3: B1->B2->B3->B4->B5

而項目希望使用glib中的鏈表庫實現。而glib中的鏈表庫這裡舉一個單向鏈表的例子）是這樣組織的參見Glib文檔）：

typedef struct { 
  gpointer data; 
  GSList *next; 
} GSList;

數據用data指針鏈接起來，實現單向鏈表。這裡，如果有人有推薦的庫也希望說出來，呵呵。這裡我們如果用glib的庫顯然不容易實現我們想要的功能，因為我們不知道B2的next是要指向B5如鏈表2中）還是B3如鏈表3中）。我們顯然需要多個next指針做到這一點。而如果我們這樣使用：

struct _block { 
  int data; 
  GSlist list1; 
  GSlist list2; 
  GSlist list3; 
};

因為每一個GSlist的next指針都是指向下一個block的list1或者list2/3）元素的，我們也難以得到data字段的數據。這時候，就需要通過list1的指針找到data。而這也就是我們提出的問題。

3. 考慮

大致想一下可以知道，如果我們可以知道結構體在內存中存在的方式。比如：

這樣，我們就可以通過加減法計算出pa所指向的這個整形a所屬於的結構體的地址。而以上的所有，編譯器是肯定知道的，但是我們又怎麼在代碼中體現呢？

其實，為了用代碼表示出來，我們根本不用知道上面的問題。看下面的方法一段便知道了。

4. container_of()的分析

既然之前知道在linux內核中，linus使用了container_of()這樣tricky的宏，來通過一個結構體中元素的指針獲得當前結構體的指針，這裡，直接拿過來用其實就好了。

container_of()的實現方法很簡單，也很巧妙。其核心就是兩個宏定義：

#ifndef offsetof 
#define offsetof(type, field)   ((long) &((type *)0)->field) 
#endif   /* offsetof */ 
 
#ifndef container_of 
#define container_of(ptr, type, member) ({          \ 
    const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr);    \ 
    (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );}) 
#endif

這裡主要有三個宏：typeof(), offsetof(), container_of()。我談談我的一些理解：

int main(void) 
{ 
    printf("%d.\n", (1,2,3)); 
    printf("%d.\n", ({int i=1,j;j=i+2;})); 
    return 0; 
}

5. container_of()的使用例子

這裡我舉一個簡單的使用container_of()的例子：

/*
* desc : a simple example to use container_of() macro
* mail : [email protected]
*/
#include <stdio.h> 
 
#ifndef offsetof 
#define offsetof(type, field)   ((long) &((type *)0)->field) 
#endif   /* offsetof */ 
 
#ifndef container_of 
#define container_of(ptr, type, member) ({          \ 
    const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr);    \ 
    (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );}) 
#endif 
 
typedef struct _A { 
    int a; 
    char b; 
    long long c; 
    double d; 
} SA ; 
 
SA sa = { 
    .a = 10, 
    .b = 'c', 
    .c = 204, 
    .d = 3.14, 
}; 
 
int main(int argc,char *argv[]) 
{ 
    double *pd = &sa.d; 
    /* now we have a pointer pd -> sa.d, let's access element c with pd */ 
    printf("SA.c = %lld\n", container_of(pd, SA, d)->c); 
    return 0; 
}