预处理器宏解释？

Question

我的老师让我们使用以下预处理器宏来实现 C 中的链接队列。这个想法是通过让队列不包含数据来使队列通用，然后在其他地方有一个包装器结构，用于保存队列中的节点以及属于它的数据。

下面的宏从队列中获取一个节点（即node），wrapper结构的类型（即struct Wrapper），以及Wrapper的队列节点元素的名称（即qnode（Wrapper有一个叫做qnode的元素） ))。

然后宏返回传入的节点所在的struct Wrapper。

所以调用看起来像这样：

queue_entry(node, struct Wrapper, qnode)

这在我看来非常酷，而且效果很好，（看看我的老师是怎么写的，最好！）。 但我希望有人可以向我解释它实际上是如何工作的？因为我对幕后实际发生的事情一无所知。

宏：

#define queue_entry(NODE, STRUCT, MEMBER)               \
    ((STRUCT *)((uint8_t*)(NODE) - offsetof(STRUCT, MEMBER)))

Answer 1

C 结构中的成员元素的地址有固定的差异。这种差异是在编译时定义的。

您可以通过使用&(struct_object.member) - &struct_object 获得这种地址差异。这是offsetof 返回的内容。

例如考虑下面的结构：

struct abcd{
int a; // 4 bytes
int b; // another 4 bytes
char c;// 1 byte
}

然后offsetof(struct abcd,c) 将返回 8。offsetof(struct abcd,a) 将是 0 等等。结构中的“padding”或“对齐”也起到决定偏移的作用。但是，这是在编译时决定的，而不是在运行时决定的。

因此，如果您有成员的地址（在我们的示例中为 char c），但没有结构，则可以通过从成员地址中减去成员地址偏移量来获得父结构的地址。

在您的示例中，成员的地址包含在节点中。因此，如果您减去成员偏移量，您将获得容器结构的地址。

在 linux 内核源代码中，同样的宏在名称 container_of 下可用（我忘记了大写和下划线，如果有的话）。

Answer 2

把宏想象成 C 的 sed

您会看到 QUEUE_ENTRY(a, b, c) 的任何地方：

((b *)((uint8_t*)(a) - offsetof(b, c)))

所有这些替换都是在之前编译完成