IS_ERR、PTR_ERR、ERR

IS_ERR、PTR_ERR、ERR_PTR

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发布时间：2019-06-24

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最近在使用filp_open打开文件时遇到到一个问题，当打开一个并不存在的文件时，filp_open返回值值为0xfffffffe，而并不是0（NULL），这是因为内核对返回指针的函数做了特殊处理。内核中的函数常常返回指针，通常如果调用出错，会返回NULL空指针，但linux做了更精妙的处理，能够通过返回的指针体现出来。

对任何一个指针，必然有三种情况：一种是有效指针，一种是NULL，空指针,一种是错误指针，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，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(以4K大小页为例)。这段地址是被保留的，如果超过这个地址，则肯定是错误的。

在linux/err.h中包含了这一机制的处理，主要通过IS_ERR, PTR_ERR, ERR_PTR几个宏。

/* * Kernel pointers have redundant information, so we can use a * scheme where we can return either an error code or a dentry * pointer with the same return value. * * This should be a per-architecture thing, to allow different * error and pointer decisions. */#define MAX_ERRNO       4095#define IS_ERR_VALUE(x) unlikely((x) >= (unsigned long)-MAX_ERRNO)

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/* 将错误号转化为指针，由于错误号在-1000~0间，返回的指针会落在最后一页  */static inline void *ERR_PTR(long error){         return (void *) error;}/* 将指针转化为错误号  */static inline long PTR_ERR(const void *ptr){         return (long) ptr;}/* 判断返回的指针是错误信息还是实际地址，即指针是否落在最后一页 是实际地址：落在最后一页，返回‘0’ 不是实际地址：没有落在最后一页，返回‘1’ */static inline long IS_ERR(const void *ptr)   //☆☆{         return IS_ERR_VALUE((unsigned long)ptr);}

所以对于内核中返回的指针，检查错误的方式不是if(!retptr)，而是if( IS_ERR(retptr) 或

If( IS_ERR_VALUE(retptr) )。

下面是本人对于IS_ERR函数的理解，不完全是正确的，如果理解有错误，请告之我.

在IS_ERR（）函数中(unsigned long)-1000L实际上表示的是0x FFFF F000（因为负数在计算机中是原码的补码加一），在linux中虚拟内存空间的分配，0~3G是给用户空间的，而3G~4G是给linux内核的，而0xFFFFF000就位于linux内核的虚拟内存空间范围内，从0xFFFFF000到4G间的大小只有4KB，这实际上也就是一个PAGE_SIZE的大小，这时如果一个指针位于这块4KB的区域，则这个指针也就不可能是一个页面的首地址了，因为这已经不足以分配一个页面了。

这内核虚拟空间的top 4KB一般是不作为分配空间来使用的。（我没有找到确切的证据是这样的，只是根据后面的分析觉得这块空间保留，其地址范围用来进行错误判断）．

如果传递给IS_ERR（）函数的参数是一个页面的首地址指针，那么必然是一个错误指针。

IS_ERR（）也可以用来检测一个错误码，这就是与ERR_PTR（）配合使用了，看下面一小段代码：（kernel/fs/namespace.c/sys_mount()）

asmlinkage long sys_mount(char * dev_name, char * dir_name, char * type,unsigned long flags, void * data){    int retval;    ....    char *dir_page;    ....    dir_page = getname(dir_name);     retval = PTR_ERR(dir_page);     if (IS_ERR(dir_page))          goto out1;    ....}

getname（）返回有可能是一个分配的页面的首地址，也有可能因为内存不足返回ERR_PTR(-ENOMEM)；先看返回是页面首地址的情况，接着通过PTR_ERR（）将这个指针类型的地址转化成为一个整型，再通过IS_ERR（）来判断是否是一个有效的页面首地址，这跟前面分析的一样．

再接下来看一下，如果返回的是错误码的情况，ENOMEM在kernel/include/asm-*/error.h中定义的值是12，经过 ERR_PTR（-ENOMEM）返回则成了指针类型，指向0xFFFFFFF4，就指针而言它是指向虚拟内核空间的top４ＫＢ空间，再通过 IS_ERR（）判断返回的是false。

在linux中我们看到错误码ERRCODE的值从1~??，这个??不太可能大于4KB的，所以通过ERR_PTR(-ERRCODE)，则映射到了虚拟内核空间的top4KB（0xFFFFF000~4G)去了，再通过IS_ERR（）即可检测出"is error"！

综上述，IS_ERR（）可以检测页面首地址是否有效，也可以检测出错误码．

IS_ERR()有一些妙处。

内核中的函数常常返回指针，问题是如果出错，也希望能够通过返回的指针体现出来。

所幸的是，内核返回的指针一般是指向页面的边界(4K边界)，即

ptr & 0xfff == 0

这样ptr的值不可能落在（0xfffff000，0xffffffff）之间，

而一般内核的出错代码也是一个小负数，在-1000到0之间，转变成unsigned long，

正好在（0xfffff000，0xffffffff)之间。因此可以用

(unsigned long)ptr > (unsigned long)-1000L

来判断内核函数的返回值是一个有效的指针，还是一个出错代码。

涉及到的任何一个指针,必然有三种情况,一种是有效指针,一种是NULL,空指针,一种是错误指针,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.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，如果超过这个地址，则肯定是错误的。

Linux内核中,出错有多种可能：

include/asm-generic/errno-base.h文件:

#define EPERM 1 /* Operation not permitted */

#define ENOENT 2 /* No such file or directory */

#define ESRCH 3 /* No such process */

#define EINTR 4 /* Interrupted system call */

#define EIO 5 /* I/O error */

#define ENXIO 6 /* No such device or address */

#define E2BIG 7 /* Argument list too long */

#define ENOEXEC 8 /* Exec format error */

#define EBADF 9 /* Bad file number */

#define ECHILD 10 /* No child processes */