在内核编程中，指针转换是一个常见的操作。用指针访问对象的成员是一个非常基本的操作，但有时候这个操作是有一定的困难的。为此，Linux 内核提供了一个特殊的机制，被称为“container_of”。本文将围绕这一机制展开，介绍它的一些特性以及使用场景。

什么是“container_of”？

首先，我们需要解释一下，什么是“container_of”。顾名思义，“container_of”就是一种数据结构，它允许我们在内核中进行指向对象成员的高效的转换。具体来说，container_of 的定义如下：

```

#define container_of(ptr, type, member) ({ \

const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr); \

(type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})

```

可以看到，container_of 宏接受三个参数：第一个参数是指向成员的指针，第二个参数是包含成员的结构体类型，第三个参数是一个成员名。在运行时，container_of 宏将返回一个指向包含该成员的结构体的指针。具体来说，以上代码中：

- ptr 是指向成员的指针。

- type 是包含成员的结构体类型。

- member 是成员的名字。

注意，以上代码中还使用了另一个宏，即 offsetof。该宏用于计算结构体中成员的偏移量。具体来说，offsetof 宏的实现如下：

```

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

```

可以看到，offsetof 宏采用了一个常见的技巧，即通过将指向类型的指针设置为 0 来计算成员的偏移量。

为什么需要“container_of”？

那么，为什么我们需要 container_of 呢？答案是，container_of 是一种高效地进行指针转换的方法。通常情况下，我们可以使用指针运算来访问结构体的成员，但是这种方式在某些情况下会很棘手。比如说，我们的程序中可能会存在某一指针，它指向了数据结构的某一成员，而我们希望能够通过这个指针来获取整个数据结构。

在这种情况下，传统的指针运算方法就无法发挥作用，因为我们无法直接通过指针运算来获得整个结构体。但是，我们可以使用“container_of”来解决这个问题。通过该机制，我们可以通过指向某一成员的指针来获取整个数据结构的指针，这个过程是非常高效的，并且以一种类型安全的方式进行。

如何使用“container_of”？

接下来，我们就来介绍一下如何使用“container_of”。在使用时，我们需要注意以下几个方面：

- 首先，我们需要定义一个数据结构，并且在其中定义需要被访问的成员。

- 然后，我们需要编写一个函数，该函数将接受指向某一成员的指针，并且通过调用“container_of”来获取整个数据结构的指针。

- 最后，我们可以在代码中调用该函数来进行指针转换。

例如，假设我们有以下的数据结构定义：

```

struct sample_struct {

int x;

int y;

int z;

};

```

那么，我们可以编写如下的函数来获取整个数据结构的指针：

```

struct sample_struct *get_sample_struct_ptr(int *ptr) {

return container_of(ptr, struct sample_struct, y);

}

```

可以看到，以上代码中我们将“container_of”宏用于获取整个数据结构的指针。具体来说，我们使用“ptr”参数作为指向成员的指针，使用“struct sample_struct”类型作为包含成员的结构体类型，并使用“y”作为成员名。最终，返回的结果就是一个指向整个数据结构的指针。

总结

至此，我们已经介绍了“container_of”的一些特性以及使用场景，希望读者们对这个机制有了更为深入的理解。需要指出的是，虽然“container_of”机制非常有用，但是为了正确地使用它，我们需要对数据结构以及指针操作的底层实现有一定的了解。因此，在使用“container_of”时，我们需要非常小心地选择合适的场景，并且了解其基本原理。