C语言宏定义的高级玩法，8个Linux内核常见代码案例教你怎么玩?

在Linux内核中，宏定义是一种强大的工具，用于实现代码的模块化和重用。以下是八个具体案例代码，展示了一些高级的宏定义在Linux内核中的应用。

1. container_of 宏：

#define container_of(ptr, type, member) \
    ((type *)((char *)(ptr) - offsetof(type, member)))

这个宏用于从结构体的成员指针中获取整个结构体的指针。它使用了指针运算和offsetof宏来计算成员相对于结构体起始地址的偏移量。这个宏在内核中广泛用于实现容器和数据结构。

2. list_for_each_entry 宏：

#define list_for_each_entry(pos, head, member) \
    for (pos = container_of((head)->next, typeof(*pos), member); \
         &pos->member != (head); \
         pos = container_of(pos->member.next, typeof(*pos), member))

这个宏用于遍历一个包含struct list_head成员的链表。它使用了container_of宏来获取结构体的指针，并通过成员指针的偏移量实现链表的遍历。这个宏简化了链表遍历的代码。

3. likely 和 unlikely 宏：

#define likely(x)       __builtin_expect(!!(x), 1)
#define unlikely(x)     __builtin_expect(!!(x), 0)

这些宏用于给条件语句提供优化提示。likely宏表示条件表达式的结果可能为真，而unlikely宏表示条件表达式的结果可能为假。编译器可以根据这些提示进行优化，提高代码的执行效率。

4. DEFINE_HASHTABLE 宏：

#define DEFINE_HASHTABLE(name, bits) \
    struct hlist_head name[1 << (bits)]

这个宏用于定义一个哈希表数据结构。它基于指定的位数创建一个具有2的幂次方大小的hlist_head数组。这个宏提供了一种简便的方式来定义哈希表。

5. ACCESS_ONCE 宏：

#define ACCESS_ONCE(x) (*(volatile typeof(x) *)&(x))

这个宏用于读取一个变量的值，但不会进行优化或重排序。它在多线程编程中用于确保对变量的原子访问。通过使用volatile修饰符，它告诉编译器不要对变量进行优化。

6. round_up 和 round_down 宏函数：

#define round_up(x, y) ((((x) + (y) - 1) / (y)) * (y))
#define round_down(x, y) ((x) - ((x) % (y)))

这些宏函数用于将一个值上/下舍入到最接近的指定倍数。它们通常用于内存分配和对齐等场景，确保对齐和大小的正确性。

7. __stringify 宏：

#define __stringify_1(x)    #x
#define __stringify(x)      __stringify_1(x)

这个宏用于将宏参数转换为字符串。它通过两个宏的嵌套定义实现。这在内核中用于调试和日志记录等目的。

8. BUILD_BUG_ON_ZERO 宏：

#define BUILD_BUG_ON_ZERO(e) (sizeof(struct { int:-!!(e); }))

这个宏用于在编译时检测某个条件是否为假。如果条件为真，将导致负宽度的位域，从而触发编译错误。这个宏在内核中用于进行静态断言。

这些案例代码展示了宏定义在Linux内核中的高级应用。宏定义的高级之处在于它们利用了C预处理器的能力，实现了代码的模块化、重用和性能优化。它们能够简化复杂的操作，提高代码的可读性和可维护性，并在一些情况下帮助编译器进行优化，提升代码的执行效率。

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