Linux内核err.h文件分析

在阅读和编写内核相关的代码时，经常会看到IS_ERR、ERR_PTR等函数。这些函数在内核头文件的err.h中。以我服务器的代码为例，内核版本为5.15。

这个文件的代码如下：

/* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
#ifndef _LINUX_ERR_H
#define _LINUX_ERR_H

#include <linux/compiler.h>
#include <linux/types.h>

#include <asm/errno.h>

/*
 * Kernel pointers have redundant information, so we can use a
 * scheme where we can return either an error code or a normal
 * pointer with the same return value.
 *
 * This should be a per-architecture thing, to allow different
 * error and pointer decisions.
 */
#define MAX_ERRNO	4095

#ifndef __ASSEMBLY__

#define IS_ERR_VALUE(x) unlikely((unsigned long)(void *)(x) >= (unsigned long)-MAX_ERRNO)

static inline void * __must_check ERR_PTR(long error)
{
	return (void *) error;
}

static inline long __must_check PTR_ERR(__force const void *ptr)
{
	return (long) ptr;
}

static inline bool __must_check IS_ERR(__force const void *ptr)
{
	return IS_ERR_VALUE((unsigned long)ptr);
}

static inline bool __must_check IS_ERR_OR_NULL(__force const void *ptr)
{
	return unlikely(!ptr) || IS_ERR_VALUE((unsigned long)ptr);
}

/**
 * ERR_CAST - Explicitly cast an error-valued pointer to another pointer type
 * @ptr: The pointer to cast.
 *
 * Explicitly cast an error-valued pointer to another pointer type in such a
 * way as to make it clear that's what's going on.
 */
static inline void * __must_check ERR_CAST(__force const void *ptr)
{
	/* cast away the const */
	return (void *) ptr;
}

static inline int __must_check PTR_ERR_OR_ZERO(__force const void *ptr)
{
	if (IS_ERR(ptr))
		return PTR_ERR(ptr);
	else
		return 0;
}

#endif

#endif /* _LINUX_ERR_H */

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这个文件提供了一套用于处理错误指针的宏和函数。主要部分的解释：

#define MAX_ERRNO 4095：定义了最大的错误号为4095。

#define IS_ERR_VALUE(x) unlikely((unsigned long)(void *)(x) >= (unsigned long)-MAX_ERRNO)：定义了一个宏，用于检查一个值是否在错误号的范围内。

ERR_PTR(long error)：这个函数将一个错误号转换为一个错误指针，这样就可以将错误信息通过指针返回。

PTR_ERR(const void *ptr)：这个函数将一个错误指针转换回对应的错误号。

IS_ERR(const void *ptr)：这个函数检查一个指针是否是错误指针。

IS_ERR_OR_NULL(const void *ptr)：这个函数检查一个指针是否是错误指针或者NULL指针。

ERR_CAST(const void *ptr)：这个函数将一个错误指针强制转换为另一种类型的指针。

PTR_ERR_OR_ZERO(const void *ptr)：这个函数检查一个指针，如果它是错误指针，就返回对应的错误号，否则返回0。

这些函数和宏提供了一种机制，使得函数可以通过返回指针的方式来返回错误信息。

错误号的部分信息在文件errno.h中
代码如下：

/* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
#ifndef _LINUX_ERRNO_H
#define _LINUX_ERRNO_H

#include <uapi/linux/errno.h>


/*
 * These should never be seen by user programs.  To return one of ERESTART*
 * codes, signal_pending() MUST be set.  Note that ptrace can observe these
 * at syscall exit tracing, but they will never be left for the debugged user
 * process to see.
 */
#define ERESTARTSYS	512
#define ERESTARTNOINTR	513
#define ERESTARTNOHAND	514	/* restart if no handler.. */
#define ENOIOCTLCMD	515	/* No ioctl command */
#define ERESTART_RESTARTBLOCK 516 /* restart by calling sys_restart_syscall */
#define EPROBE_DEFER	517	/* Driver requests probe retry */
#define EOPENSTALE	518	/* open found a stale dentry */
#define ENOPARAM	519	/* Parameter not supported */

/* Defined for the NFSv3 protocol */
#define EBADHANDLE	521	/* Illegal NFS file handle */
#define ENOTSYNC	522	/* Update synchronization mismatch */
#define EBADCOOKIE	523	/* Cookie is stale */
#define ENOTSUPP	524	/* Operation is not supported */
#define ETOOSMALL	525	/* Buffer or request is too small */
#define ESERVERFAULT	526	/* An untranslatable error occurred */
#define EBADTYPE	527	/* Type not supported by server */
#define EJUKEBOX	528	/* Request initiated, but will not complete before timeout */
#define EIOCBQUEUED	529	/* iocb queued, will get completion event */
#define ERECALLCONFLICT	530	/* conflict with recalled state */
#define ENOGRACE	531	/* NFS file lock reclaim refused */

#endif

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错误号的部分解释如下

ERESTARTSYS (512)：系统调用由于接收到一个可以被处理的信号而被中断，需要被重新启动。

ERESTARTNOINTR (513)：系统调用由于某些原因被中断，需要被重新启动，但是不需要检查未决的信号。

ERESTARTNOHAND (514)：系统调用由于接收到一个不能被当前进程处理的信号而被中断，需要被重新启动。

ENOIOCTLCMD (515)：没有找到对应的ioctl命令。

ERESTART_RESTARTBLOCK (516)：系统调用需要被重新启动，但是使用了不同的方法。

EPROBE_DEFER (517)：设备驱动程序请求延迟探测。

EOPENSTALE (518)：打开操作找到了一个过时的目录项。

ENOPARAM (519)：不支持的参数。

EBADHANDLE (521)：NFS协议中的非法文件句柄。

ENOTSYNC (522)：更新同步不匹配。

EBADCOOKIE (523)：Cookie过期。

ENOTSUPP (524)：不支持的操作。

ETOOSMALL (525)：缓冲区或请求太小。

ESERVERFAULT (526)：发生了无法翻译的错误。

EBADTYPE (527)：服务器不支持的类型。

EJUKEBOX (528)：请求已经启动，但在超时前不会完成。

EIOCBQUEUED (529)：iocb已经入队，将会收到完成事件。

ERECALLCONFLICT (530)：与被召回的状态冲突。

ENOGRACE (531)：NFS文件锁恢复被拒绝。