linux内核中的IS_ERR

在看内核源码的时候，经常会遇到IS_ERR，比如在linux/arch/arm/kernel/sys_arm.c中

[plain]view plaincopyprint?

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宏定义在include/linux/err.h，如下所示：

[plain]view plaincopyprint?

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*/

下面我们就来具体分析一下这段代码，看看内核中的巧妙设计思路。

要想明白IS_ERR()，首先理解要内核空间。所有的驱动程序都是运行在内核空间，内核空间虽然很大，但总是有限的，而在这有限的空间中，其最后一个page是专门保留的，也就是说一般人不可能用到内核空间最后一个page的指针。换句话说，你在写设备驱动程序的过程中，涉及到的任何一个指针，必然有三种情况：

1. 有效指针；
2. NULL，空指针；
3. 错误指针，或者说无效指针。

而所谓的错误指针就是指其已经到达了最后一个page，即内核用最后一页捕捉错误。比如对于32bit的系统来说，内核空间最高地址0xffffffff，那么最后一个page就是指的0xfffff000~0xffffffff(假设4k一个page)，这段地址是被保留的。内核空间为什么留出最后一个page？我们知道一个page可能是4k，也可能是更多，比如8k，但至少它也是4k，所以留出一个page出来就可以让我们把内核空间的指针来记录错误了。内核返回的指针一般是指向页面的边界(4k边界)，即ptr & 0xfff == 0。如果你发现你的一个指针指向这个范围中的某个地址，那么你的代码肯定出错了。IS_ERR()就是判断指针是否有错，如果指针并不是指向最后一个page，那么没有问题；如果指针指向了最后一个page，那么说明实际上这不是一个有效的指针，这个指针里保存的实际上是一种错误代码。而通常很常用的方法就是先用IS_ERR()来判断是否是错误，然后如果是，那么就调用PTR_ERR()来返回这个错误代码。因此，判断一个指针是不是有效的，可用如下的方式：

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

(unsigned long)-1000L 应该为 (unsigned long)-0x1000L!(因为 -0x1000 才是 0xFFFFF000)，这应该是内核的一个bug吧！在2.6.30.4的内核中是这样定义的：

[plain]view plaincopyprint?

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

即判断是不是在（0xfffff000，0xffffffff)之间，因此，可以用IS_ERR()来判断内核函数的返回值是不是一个有效的指针。注意这里用unlikely()的用意！

至于PTR_ERR(), ERR_PTR()，只是强制转换以下而已。现在应该知道为什么我写返回错误码的时候也加个负号如 -ENOSYS这样子了。而PTR_ERR()只是返回错误代码，也就是提供一个信息给调用者，如果你只需要知道是否出错，而不在乎因为什么而出错，那你当然不用调用PTR_ERR()了。

而我们的错误码的值在内存中定义都是这样的(asm-generic/errno-base.h)：

[plain]view plaincopyprint?

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