_IO, _IOR, _IOW, _IOWR 宏的用法与解析.docx

_IO, _IOR, _IOW, _IOWR 宏的用法与解析在驱动程序里， ioctl()函数上传送的变量cmd是应用程序用于区别设备驱动程序请求处理内容的值。cmd除了可区别数字外，还包含有助于处理的几种相应信息。cmd的大小为32位，共分4个域：bit31bit302位为“区别读写”区，作用是区分是读取命令还是写入命令。bit29bit15 14位为 数据大小 区，表示ioctl()中的arg变量传送的内存大小。bit20bit088位为“魔数(也称为幻数)区，这个值用以与其它设备驱动程序的ioctl命令进行区别。bit07bit00 8位为“区别序号“区，是区分命令的命令顺序序号。像命令码中的“区分读写区”里的值可能是_IOC_NONE(0值)表示无数据传输，_IOC_READ (读)，_IOC_WRITE (写)，_IOC_READ|_IOC_WRITE (双向)。内核定义了 _IO() , _IOR() , IOW() 和 _IOWR() 这 4 个宏来辅助生成上面的 cmd 。下面分析 _IO() 的实现，其它的类似。-在 asm-generic/ioctl.h 里可以看到 _IO() 的定义：#define _IO(type,nr) _IOC(_IOC_NONE,(type),(nr),0) 再看 _IOC() 的定义：#define _IOC(dir,type,nr,size) (dir) _IOC_DIRSHIFT) | (type) _IOC_TYPESHIFT) | (nr) _IOC_NRSHIFT) | (size) _IOC_SIZESHIFT) 可 见，_IO() 的最后结果由 _IOC() 中的 4 个参数移位组合而成。再看 _IOC_DIRSHIT 的定义：#define _IOC_DIRSHIFT (_IOC_SIZESHIFT+_IOC_SIZEBITS) _IOC_SIZESHIFT 的定义：#define _IOC_SIZESHIFT (_IOC_TYPESHIFT+_IOC_TYPEBITS) _IOC_TYPESHIF 的定义：#define _IOC_TYPESHIFT (_IOC_NRSHIFT+_IOC_NRBITS) _IOC_NRSHIFT 的定义：#define _IOC_NRSHIFT 0 _IOC_NRBITS 的定义：#define _IOC_NRBITS 8 _IOC_TYPEBITS 的定义：#define _IOC_TYPEBITS 8 由 上面的定义，往上推得到：引 用_IOC_TYPESHIFT = 8_IOC_SIZESHIFT = 16_IOC_DIRSHIFT = 30所以，(dir) _IOC_DIRSHIFT) 表是 dir 往左移 30 位，即移到 bit31bit30 两位上，得到方向(读写)的属性；(size) _IOC_SIZESHIFT) 位左移 16 位得到“数据大小”区；(type) _IOC_TYPESHIFT) 左 移 8位得到魔数区 ；(nr) _IOC_NRSHIFT) 左移 0 位( bit7bit0) 。这样，就得到了 _IO() 的宏值。这几个宏的使用格式为：_IO (魔数， 基数);_IOR (魔数， 基数， 变量型)_IOW (魔数， 基数， 变量型)_IOWR (魔数， 基数，变量型 )魔数 (magic number)魔数范围为 0255 。通常，用英文字符 A Z 或者 a z 来表示。设备驱动程序从传递进来的命令获取魔数，然后与自身处理的魔数想比较，如果相同则处理，不同则不处理。魔数是拒绝误使用的初步辅助状态。设备驱动程序可以通过 _IOC_TYPE (cmd) 来获取魔数。不同的设备驱动程序最好设置不同的魔数，但并不是要求绝对，也是可以使用其他设备驱动程序已用过的魔数。基(序列号)数基数用于区别各种命令。通常，从 0开始递增，相同设备驱动程序上可以重复使用该值。例如，读取和写入命令中使用了相同的基数，设备驱动程序也能分辨出来，原因在于设备驱动程序区分命令时使用 switch ，且直接使用命令变量 cmd值。创建命令的宏生成的值由多个域组合而成，所以即使是相同的基数，也会判断为不同的命令。设备驱动程序想要从命令中获取该基数，就使用下面的宏：_IOC_NR (cmd)通常，switch 中的 case 值使用的是命令的本身。变量型变量型使用 arg 变量指定传送的数据大小，但是不直接代入输入，而是代入变量或者是变量的类型，原因是在使用宏创建命令，已经包含了 sizeof() 编译命令。比如 _IOR() 宏的定义是：引用#define _IOR(type,nr,size) _IOC(_IOC_READ,(type),(nr),(_IOC_TYPECHECK(size)而 _IOC_TYPECHECK() 的定义正是：引用#define _IOC_TYPECHECK(t) (sizeof(t)设 备驱动程序想要从传送的命令获取相应的值，就要使用下列宏函数：_IOC_SIZE(cmd)-_IO 宏该宏函数没有可传送的变量，只是用于传送命令。例如如下约定：引用#define TEST_DRV_RESET _IO (Q, 0)此时，省略由应用程序传送的 arg 变量或者代入 0 。在应用程序中使用该宏时，比如：ioctl (dev, TEST_DEV_RESET, 0) 或者 ioctl (dev, TEST_DRV_RESET) 。这是因为变量的有效因素是可变因素。只作为命令使用时，没有必要判 断出设备上数据的输出或输入。因此，设备驱动程序没有必要执行设备文件大开选项的相关处理。_IOR 宏该函数用 于创建从设备读取数据的命令，例如可如下约定：引用#define TEST_DEV_READ _IRQ(Q, 1, int)这说明应用程序从设备读取数据的大小为 int 。下面宏用于判断传送到设备驱动程序的 cmd 命令的读写状态：_IOC_DIR (cmd)运行该宏时，返回值的类型 如下：_IOC_NONE : 无属性_IOC_READ : 可读属性_IOC_WRITE : 可写属性_IOC_READ | _IOC_WRITE : 可读，可写属性使用该命令时，应用程序的 ioctl() 的 arg 变量值指定设备驱动程序上读取数据时的缓存(结构体)地址。_IOW 宏用于创建设 备上写入数据的命令，其余内容与 _IOR 相同。通常，使用该命令时，ioctl() 的 arg 变量值指定设备驱动程序上写入数据时的缓存(结构体)地址。_IOWR 宏用于创建设备上读写数据的命令。其余内 容与 _IOR 相同。通常，使用该命令时，ioctl() 的 arg 变量值指定设备驱动程序上写入或读取数据时的缓存 (结构体) 地址。_IOR() , _IOW(), IORW() 的定义：#define _IOR(type,nr,size) _IOC(_IOC_READ,(type),(nr),(_IOC_TYPECHECK(size)#define