观 Linux 源码,探 C 语言奥秘 —— const char *system 真的指向字符串吗?

// trace_event_class 结构体 定义
/* /include/linux/trace_events.h */
struct trace_event_class {
     const char  *system;
     void   *probe;
#ifdef CONFIG_PERF_EVENTS
     void   *perf_probe;
#endif
     int   (*reg)(struct trace_event_call *event,
                  enum trace_reg type, void *data);
     struct trace_event_fields *fields_array;
     struct list_head *(*get_fields)(struct trace_event_call *);
     struct list_head fields;
     int   (*raw_init)(struct trace_event_call *);
};

这是一个trace_event_class结构体的定义，其中

// system 字段
const char  *system;

字段、变量

• 字段：从“结构体设计”的角度看
• 变量：从“内存存储”的角度看

如上图所示，system是一个指针，它指向char类型的数据，即*system，并且const决定了*system变量只读（不可修改）。

疑惑：const决定了*system变量只读的本质是什么？是否意味着const决定了该内存中的数据只读呢？

第二部分

结构体像一张“蓝图”，而真正存在的是结构体实例。

// event_class_syscall_enter 结构体实例 定义
/* /kernel/trace/trace_syscalls.c */
struct trace_event_class __refdata event_class_syscall_enter = {
     .system  = "syscalls",
     .reg  = syscall_enter_register,
     .fields_array = syscall_enter_fields_array,
     .get_fields = syscall_get_enter_fields,
     .raw_init = init_syscall_trace,
};

这是一个trace_event_class结构体的实例event_class_syscall_enter的定义，其中

// system 字段赋值
.system  = "syscalls"

.system在语法层面上理解为 访问 system 字段，"syscalls"理解为字符串常量，但研究其本质，为下式

/* 假设 event_class_syscall_enter 的起始地址是 0xffff8000001000 */

*(const char **)(0xffff8000001000 + 0) = "syscalls";
                        ↑
        event_class_syscall_enter 的起始地址

从头开始分析这句话：

• (const char **)：二级指针
• (0xffff8000001000 + 0)：一个地址值（无符号整数）
• *：解引用

我们发现，二级指针但是只解引用了一次，但赋的值是"syscalls"，很奇怪。因此我们研究后总结出下式

/* 字符串"syscalls"的首地址，即字符's'的地址是0xffff8000000a5a00 */

*(const char **)(0xffff8000001000 + 0) = 0xffff8000000a5a00
                                                  ↑
"syscalls" 的首地址

原来真正写入的不是字符串常量，而是字符串常量所在的内存地址，并且这个地址值指向的内存区域是.rodata段，即只读数据段。此时，我们回到第一部分的那个疑惑：const决定了*system变量只读的本质是什么？是否意味着const决定了该内存中的数据只读呢？

我们就会发现，事实上const在此处提供的只读是语法层面的提醒，而非本质原因。真正起决定性作用的是“syscalls”作为字符串常量的身份——它保存在.rodata段，受操作系统物理机制保护，因此天然只读。

第三部分

我们进行总结一番：字符串常量在程序运行后，已经写入只读数据段了，且通过将字符串常量的地址赋值给system指针使其有意义。

同时，我们发现指针指向的其实是一个char类型数据，而真正有意义的却是字符串数据，这里面是否很矛盾？

实则不然，因为结构体实例的system指针提供一个首地址，真正要读取多长的数据，取决于的不是这个结构体实例本身，而是实现读取数据的函数。

/* /lib/vsprintf.c */
/* Handle string from a well known address. */
static char *string_nocheck(char *buf, char *end, const char *s,
       struct printf_spec spec)
{
   int len = 0;
   int lim = spec.precision;

while (lim--) {
      char c = *s++;
if (!c)
break;
if (buf < end)
           *buf = c;
      ++buf;
      ++len;
   }
return widen_string(buf, len, end, spec);
}

• if (!c)：这里判断c是否为'\0'，若是，则停止

总结

本文通过研究 Linux v6.6.143 源码，对const char *system进行分析，实现了对 C语言 的指针与内存相关知识进行学习，并且得出了思考结论：指针指向的是一个char类型数据，而真正有意义的是字符串数据（通过其变量名可知其意义）。