Linux内核中_IO,_IOR,_IOW,_IOWR宏的用法与解析
在驱动程序里，ioctl()函数上传送的变量 cmd 是应用程序用于区别设备驱动程序请求处理内容的值。
cmd除了可区别数字外，还包含有助于处理的几种相应信息。
cmd的大小为32位，共分4个域：
bit31~bit30: 2位为 “区别读写” 区，作用是区分是读取命令还是写入命令。
bit29~bit15: 14位为 "数据大小" 区，表示 ioctl() 中的 arg 变量传送的内存大小。
bit20~bit08: 8位为 “魔数"(也称为"幻数")区，这个值用以与其它设备驱动程序的 ioctl 命令进行区别。
bit07~bit00: 8位为 "区别序号" 区，是区分命令的命令顺序序号。
像 命令码中的 “区分读写区” 里的值可能是:
_IOC_NONE （0值）表示无数据传输，
_IOC_READ (读)，
_IOC_WRITE (写)，
_IOC_READ|_IOC_WRITE (双向)。
内核定义了 _IO(), _IOR(), IOW() 和 _IOWR() 这 4 个宏来辅助生成上面的 cmd 。
下面分析 _IO() 的实现，其它的类似：
在asm-generic/ioctl.h里可以看到_IO()的定义：
#define _IO(type,nr) _IOC(_IOC_NONE,(type),(nr),0)
再看_IOC()的定义：
可见，_IO() 的最后结果由 _IOC() 中的 4 个参数移位组合而成。
再看_IOC_DIRSHIT的定义：
#define _IOC_DIRSHIFT (_IOC_SIZESHIFT+_IOC_SIZEBITS)
_IOC_SIZESHIFT 的定义：
#define _IOC_SIZESHIFT (_IOC_TYPESHIFT+_IOC_TYPEBITS)
_IOC_TYPESHIF的定义：
#define _IOC_TYPESHIFT (_IOC_NRSHIFT+_IOC_NRBITS)
_IOC_NRSHIFT的定义：
#define _IOC_NRSHIFT 0
_IOC_NRBITS的定义：
#define _IOC_NRBITS 8
_IOC_TYPEBITS的定义：
#define _IOC_TYPEBITS 8
由上面的定义，往上推得到：
_IOC_TYPESHIFT = 8
_IOC_SIZESHIFT = 16
_IOC_DIRSHIFT = 30
所以，
((dir) << _IOC_DIRSHIFT)表示 dir 往左移 30 位，即移到 bit31~bit30 两位上，得到方向(读写)的属性；
((size) << _IOC_SIZESHIFT)左移 16 位得到“数据大小”区；
((type) << _IOC_TYPESHIFT)左移 8 位得到"魔数区" ；
((nr) << _IOC_NRSHIFT) 左移 0 位( bit7~bit0) 。
这样，就得到了_IO()的宏值。
这几个宏的使用格式为：
_IO (魔数， 基数);
_IOR (魔数， 基数， 变量型)
_IOW (魔数， 基数， 变量型)
_IOWR (魔数， 基数，变量型)
魔数 (magic number)
魔数范围为 0~255。通常，用英文字符 "A" ~ "Z" 或者 "a" ~ "z" 来表示。
设备驱动程序从传递进来的命令获取魔数，然后与自身处理的魔数想比较，如果相同则处理，不同则不处理。
魔数是拒绝误使用的初步辅助状态。
设备驱动程序可以通过_IOC_TYPE(cmd)来获取魔数。
不同的设备驱动程序最好设置不同的魔数，但并不是要求绝对，也是可以使用其他设备驱动程序已用过的魔数。
基(序列号)数
基数用于区别各种命令。通常，从0开始递增，相同设备驱动程序上可以重复使用该值。
例如，读取和写入命令中使用了相同的基数，设备驱动程序也能分辨出来，原因在于设备驱动程序区分命令时 使用switch，且直接使用命令变量cmd值。
创建命令的宏生成的值由多个域组合而成，所以即使是相同的基数，也会判断为不同的命令。
设备驱动程序想要从命令中获取该基数，就使用下面的宏：
_IOC_NR(cmd)
通常，switch 中的 case 值使用的是命令的本身。
变量型
变量型使用 arg 变量指定传送的数据大小，但是不直接代入输入，而是代入变量或者是变量的类型，原因是在使用宏创建命令，已经包含了sizeof()编译命令。
比如_IOR()宏的定义是：
#define _IOR(type,nr,size) _IOC(_IOC_READ,(type),(nr),(_IOC_TYPECHECK(size)))
而_IOC_TYPECHECK()的定义正是：
#define _IOC_TYPECHECK(t) (sizeof(t))
设备驱动程序想要从传送的命令获取相应的值，就要使用下列宏函数：
_IOC_SIZE(cmd)
_IO 宏
该宏函数没有可传送的变量，只是用于传送命令。例如如下约定：
#define TEST_DRV_RESET _IO ('Q', 0)
此时，省略由应用程序传送的 arg 变量或者代入 0 。
在应用程序中使用该宏时，比如：
ioctl (dev, TEST_DEV_RESET, 0) 或者 ioctl (dev, TEST_DRV_RESET) 。
这是因为变量的有效因素是可变因素。只作为命令使用时，没有必要判断出设备上数据的输出或输入。
因此，设备驱动程序没有必要执行设备文件打开选项的相关处理。
_IOR 宏
该函数用于创建从设备读取数据的命令，例如可如下约定：
#define TEST_DEV_READ _IRQ('Q', 1, int)
这说明应用程序从设备读取数据的大小为int。
下面宏用于判断传送到设备驱动程序的 cmd 命令的读写状态：
_IOC_DIR(cmd)
运行该宏时，返回值的类型 如下：
_IOC_NONE : 无属性
_IOC_READ : 可读属性
_IOC_WRIT : 可写属性
_IOC_READ | _IOC_WRITE : 可读，可写属性
使用该命令时，应用程序的ioctl() 的 arg 变量值指定设备驱动程序上读取数据时的缓存(结构体)地址。
_IOW 宏
用于创建设备上写入数据的命令，其余内容与 _IOR 相同。
通常，使用该命令时，ioctl() 的arg 变量值指定设备驱动程序上写入数据时的缓存(结构体)地址。
_IOWR 宏
用于创建设备上读写数据的命令。其余内 容与 _IOR 相同。
通常，使用该命令时，ioctl() 的 arg 变量值指定设备驱动程序上写入或读取数据时的缓存(结构体)地址。
_IOR() , _IOW(), IORW() 的定义：
