linux內核中的IS_ERR

在看內核源碼的時候，經常會遇到IS_ERR，比如在linux/arch/arm/kernel/sys_arm.c中

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201611/319992.htm

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1. asmlinkageintsys_execve(char__user*filenamei,char__user*__user*argv,
2. char__user*__user*envp,structpt_regs*regs)
3. {
4. interror;
5. char*filename;
8. filename=getname(filenamei);
9. error=PTR_ERR(filename);
10. if(IS_ERR(filename))
11. gotoout;
12. error=do_execve(filename,argv,envp,regs);
13. putname(filename);
14. out:
15. returnerror;
16. }

IS_ERR宏定義在include/linux/err.h，如下所示：

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1. #ifndef_LINUX_ERR_H
2. #define_LINUX_ERR_H
4. #include
6. #include
8. /*
9. *Kernelpointershaveredundantinformation,sowecanusea
10. *schemewherewecanreturneitheranerrorcodeoradentry
11. *pointerwiththesamereturnvalue.
12. *
13. *Thisshouldbeaper-architecturething,toallowdifferent
14. *errorandpointerdecisions.
15. */
16. #defineIS_ERR_VALUE(x)unlikely((x)>(unsignedlong)-1000L)
18. staticinlinevoid*ERR_PTR(longerror)
19. {
20. return(void*)error;
21. }
23. staticinlinelongPTR_ERR(constvoid*ptr)
24. {
25. return(long)ptr;
26. }
28. staticinlinelongIS_ERR(constvoid*ptr)
29. {
30. returnIS_ERR_VALUE((unsignedlong)ptr);
31. }
33. #endif/*_LINUX_ERR_H*/

下面我們就來具體分析一下這段代碼，看看內核中的巧妙設計思路。

要想明白IS_ERR()，首先理解要內核空間。所有的驅動程序都是運行在內核空間，內核空間雖然很大，但總是有限的，而在這有限的空間中，其最後一個page是專門保留的，也就是說一般人不可能用到內核空間最後一個page的指針。換句話說，你在寫設備驅動程序的過程中，涉及到的任何一個指針，必然有三種情況：

1. 有效指針；
2. NULL，空指針；
3. 錯誤指針，或者說無效指針。

而所謂的錯誤指針就是指其已經到達了最後一個page，即內核用最後一頁捕捉錯誤。比如對於32bit的系統來說，內核空間最高地址0xffffffff，那麼最後一個page就是指的0xfffff000~0xffffffff(假設4k一個page)，這段地址是被保留的。內核空間為什麼留出最後一個page？我們知道一個page可能是4k，也可能是更多，比如8k，但至少它也是4k，所以留出一個page出來就可以讓我們把內核空間的指針來記錄錯誤了。內核返回的指針一般是指向頁面的邊界(4k邊界)，即ptr & 0xfff == 0。如果你發現你的一個指針指向這個範圍中的某個地址，那麼你的代碼肯定出錯了。IS_ERR()就是判斷指針是否有錯，如果指針並不是指向最後一個page，那麼沒有問題；如果指針指向了最後一個page，那麼說明實際上這不是一個有效的指針，這個指針裡保存的實際上是一種錯誤代碼。而通常很常用的方法就是先用IS_ERR()來判斷是否是錯誤，然後如果是，那麼就調用PTR_ERR()來返回這個錯誤代碼。因此，判斷一個指針是不是有效的，可用如下的方式：

#define IS_ERR_VALUE(x) unlikely((x) > (unsigned long)-1000L)

(unsigned long)-1000L 應該為 (unsigned long)-0x1000L!(因為 -0x1000 才是 0xFFFFF000)，這應該是內核的一個bug吧！在2.6.30.4的內核中是這樣定義的：

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1. #defineMAX_ERRNO4095
2. #defineIS_ERR_VALUE(x)unlikely((x)>=(unsignedlong)-MAX_ERRNO)

即判斷是不是在（0xfffff000，0xffffffff)之間，因此，可以用IS_ERR()來判斷內核函數的返回值是不是一個有效的指針。注意這裡用unlikely()的用意！

至於PTR_ERR(), ERR_PTR()，只是強制轉換以下而已。現在應該知道為什麼我寫返回錯誤碼的時候也加個負號如 -ENOSYS這樣子了。而PTR_ERR()只是返回錯誤代碼，也就是提供一個信息給調用者，如果你只需要知道是否出錯，而不在乎因為什麼而出錯，那你當然不用調用PTR_ERR()了。

而我們的錯誤碼的值在內存中定義都是這樣的(asm-generic/errno-base.h)：

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print?

1. ......
2. #defineEPERM1/*Operationnotpermitted*/
3. #defineENOENT2/*Nosuchfileordirectory*/
4. #defineESRCH3/*Nosuchprocess*/
5. #defineEINTR4/*Interruptedsystemcall*/
6. #defineEIO5/*I/Oerror*/
7. #defineENXIO6/*Nosuchdeviceoraddress*/
8. #defineE2BIG7/*Argumentlisttoolong*/
9. #defineENOEXEC8/*Execformaterror*/
10. #defineEBADF9/*Badfilenumber*/
11. #defineECHILD10/*Nochildprocesses*/
12. #defineEAGAIN11/*Tryagain*/
13. #defineENOMEM12/*Outofmemory*/
14. #defineEACCES13/*Permissiondenied*/
15. #defineEFAULT14/*Badaddress*/
16. #defineENOTBLK15/*Blockdevicerequired*/
17. #defineEBUSY16/*Deviceorresourcebusy*/
18. #defineEEXIST17/*Fileexists*/
19. #defineEXDEV18/*Cross-devicelink*/
20. #defineENODEV19/*Nosuchdevice*/
21. #defineENOTDIR20/*Notadirectory*/
22. #defineEISDIR21/*Isadirectory*/
23. #defineEINVAL22/*Invalidargument*/
24. #defineENFILE23/*Filetableoverflow*/
25. #defineEMFILE24/*Toomanyopenfiles*/
26. #defineENOTTY25/*Notatypewriter*/
27. #defineETXTBSY26/*Textfilebusy*/
28. #defineEFBIG27/*Filetoolarge*/
29. #defineENOSPC28/*Nospaceleftondevice*/
30. #defineESPIPE29/*Illegalseek*/
31. #defineEROFS30/*Read-onlyfilesystem*/
32. #defineEMLINK31/*Toomanylinks*/
33. #defineEPIPE32/*Brokenpipe*/
34. #defineEDOM33/*Mathargumentoutofdomainoffunc*/
35. #defineERANGE34/*Mathresultnotrepresentable*/
36. ........

如果指針指向了最後一個page，那麼說明實際上這不是一個有效的指針。這個指針裡保存的實際上是一種錯誤代碼。而通常很常用的方法就是先用IS_ERR()來判斷是否是錯誤，然後如果是，那麼就調用PTR_ERR()來返回這個錯誤代碼。