一种结构如何通过 "return (struct a *) b" 之类的东西映射到另一种结构

Question

我正在尝试理解 linux 内核网络代码，我遇到了很多函数，例如

static inline struct tcp_sock *tcp_sk(const struct sock *sk)
{
        return (struct tcp_sock *)sk;
}

结构sock和tcp_sock的内容大不相同。这种映射究竟是如何发生的？具有相同名称和类型的结构成员是否相互映射？

编辑 1: 更具体地说，在函数 tcp_v4_connect

struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
tp->write_seq = secure_tcp_sequence_number(inet->inet_saddr,
                           inet->inet_daddr,
                           inet->inet_sport,
                           usin->sin_port);
err = tcp_connect(sk);

然后在上面调用的函数tcp_connect中，

struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
tcp_init_nondata_skb(buff, tp->write_seq++, TCPHDR_SYN);

变量 write_seq 仅存在于 struct tcp_sock 中，那么当只有 struct sock *sk 传递给它时，它的值如何传递给函数 tcp_connect ？

谢谢。

Answer 1

由于构造只是一个 cast，"mapped" 没有任何内容，sk 指向的内存位置实际上没有任何更改。

这仅在结构相似或至少以相同偏移量的相同字段开始时才有效。

在 linux 内核代码中，您可以看到 struct sock 和 struct tcp_sock 具有 struct sock 的所有共同字段（tcp_sock 包含一个 inet_connection_sock 其中包含一个 inet_sock，后者又分别包含一个 sock 作为第一个元素）。所以，“结构的内容...完全不同”，并不完全正确。它们实际上是相同的（至少对于 struct sock 的大小）。

为了能够正确执行此操作，系统以某种方式 "must know" 可以安全地将 struct sock 转换为 struct tcp_sock - 此信息通常隐藏在常见 header，在本例中是 struct sock 部分（我最近没有检查，但我猜这里的信息在 sk_family）

编辑后：

实际传递给您的函数的是指向内存区域的指针。无论以前发生过什么，都没有被演员改变（正如我上面所说的）。如果我们可以安全地假设 sk 之前某个时间是指向 struct tcp_sock 的指针，我们就可以安全地将它转换回这样的野兽。这通常在代码中完成，该代码围绕具有 generic 和 specific 部分的数据移动（如本例所示）。所有套接字（TCP、UDP、通用、Unix 套接字...）数据都有公共数据，这些数据收集在所有特定套接字结构开头的 struct sock 中。因此，在传入的套接字数据上，该结构的所有通用部分首先由处理 struct sock 的函数处理，后面必须有一些大的 switch...case 查看特定部分，然后传递特定指针类型。

这允许一种 layered 编程方法，其中所有内容首先转换为通用 struct sock，然后通用部分由所有套接字类型通用的函数处理，稍后，指针是恢复到 原来的状态 ，具体部分由专门的函数处理。一直以来，基本上用作 struct sock 上的 "backpack" 来保存特定数据的内存区域只是保持不变。

Answer 2

具有相同名称和类型的结构成员是否相互映射？

没有

struct sock sk; /* our sock struct */
struct tcp_sock *tcp_sk = (struct tcp_sock *)&sk;

tcp_sk 指针现在简单地指向 &sk 指向的内存。现在通过访问 tcp_sk 字段，您将访问分配给该指针的内存，但为了获得预期结果，存储在两个地址的数据应该有效。

现在，struct sock（套接字的网络层表示）的第一个成员是 struct sock_common：

306 struct sock {
307         /*
308          * Now struct inet_timewait_sock also uses sock_common, so please just
309          * don't add nothing before this first member (__sk_common) --acme
310          */
311         struct sock_common      __sk_common;

并且 struct tcp_sock 有 struct inet_connection_sock 作为第一个成员

struct tcp_sock {
138         /* inet_connection_sock has to be the first member of tcp_sock */
139         struct inet_connection_sock     inet_conn;

并且此结构的第一个成员为 struct inet_sock：

 90 struct inet_connection_sock {
 91         /* inet_sock has to be the first member! */
 92         struct inet_sock          icsk_inet;

猜猜 inet_sock 的第一个成员是什么结构...它是 struct sock:

172 struct inet_sock {
173         /* sk and pinet6 has to be the first two members of inet_sock */
174         struct sock             sk;

因此，通过访问 tcp_sk.inet_conn.icsk_inet.sk，您正在访问我们的 sock 结构。

一种结构如何通过 "return (struct a *) b" 之类的东西映射到另一种结构

How is one structure mapped to another by something like "return (struct a *) b"

c

struct

kernel

linux-kernel