__builtin_offsetof 运算符的目的和返回类型是什么？

Question

C++ 中 __builtin_offsetof 运算符（或 Symbian 中的 _FOFF 运算符）的用途是什么？

另外它还返回什么？ 指针？ 字节数？

Answer 1

它是 GCC 编译器提供的内置函数，用于实现 C 和 C++ 标准指定的 offsetof 宏：

GCC - offsetof

它返回 POD 结构/联合成员所在的字节偏移量。

示例：

struct abc1 { int a, b, c; };
union abc2 { int a, b, c; };
struct abc3 { abc3() { } int a, b, c; }; // non-POD
union abc4 { abc4() { } int a, b, c; };  // non-POD

assert(offsetof(abc1, a) == 0); // always, because there's no padding before a.
assert(offsetof(abc1, b) == 4); // here, on my system
assert(offsetof(abc2, a) == offsetof(abc2, b)); // (members overlap)
assert(offsetof(abc3, c) == 8); // undefined behavior. GCC outputs warnings
assert(offsetof(abc4, a) == 0); // undefined behavior. GCC outputs warnings

@Jonathan 提供了一个很好的示例，说明您可以在哪里使用它。 我记得曾见过它用于实现侵入式列表（其数据项包括下一个和上一个指针本身的列表），但遗憾的是我不记得它在实现它时有什么帮助。

Answer 2

正如 @litb 指出和 @JesperE 所示，offsetof() 提供以字节为单位的整数偏移量（作为 size_t 值）。

你什么时候可以使用它？

一种可能相关的情况是表驱动操作，用于从文件中读取大量不同的配置参数并将这些值填充到同样庞大的数据结构中。 将巨大的内容减少到如此微不足道的程度（并忽略各种必要的现实世界实践，例如在标头中定义结构类型），我的意思是某些参数可以是整数和其他字符串，并且代码可能看起来隐约像

#include <stddef.h>

typedef stuct config_info config_info;
struct config_info
{
   int parameter1;
   int parameter2;
   int parameter3;
   char *string1;
   char *string2;
   char *string3;
   int parameter4;
} main_configuration;

typedef struct config_desc config_desc;
static const struct config_desc
{
   char *name;
   enum paramtype { PT_INT, PT_STR } type;
   size_t offset;
   int   min_val;
   int   max_val;
   int   max_len;
} desc_configuration[] =
{
    { "GIZMOTRON_RATING", PT_INT, offsetof(config_info, parameter1), 0, 100, 0 },
    { "NECROSIS_FACTOR",  PT_INT, offsetof(config_info, parameter2), -20, +20, 0 },
    { "GILLYWEED_LEAVES", PT_INT, offsetof(config_info, parameter3), 1, 3, 0 },
    { "INFLATION_FACTOR", PT_INT, offsetof(config_info, parameter4), 1000, 10000, 0 },
    { "EXTRA_CONFIG",     PT_STR, offsetof(config_info, string1), 0, 0, 64 },
    { "USER_NAME",        PT_STR, offsetof(config_info, string2), 0, 0, 16 },
    { "GIZMOTRON_LABEL",  PT_STR, offsetof(config_info, string3), 0, 0, 32 },
};

：现在编写一个通用函数，从配置文件中读取行，丢弃注释和空行。 然后，它隔离参数名称，并在 desc_configuration 表中查找（您可以对其进行排序，以便可以进行二分搜索 - 多个 SO 问题都解决了这个问题）。 当它找到正确的 config_desc 记录时，它可以将找到的值和 config_desc 条目传递给两个例程之一 - 一个用于处理字符串，另一个用于处理整数。

这些函数的关键部分是：

static int validate_set_int_config(const config_desc *desc, char *value)
{
    int *data = (int *)((char *)&main_configuration + desc->offset);
    ...
    *data = atoi(value);
    ...
}

static int validate_set_str_config(const config_desc *desc, char *value)
{
    char **data = (char **)((char *)&main_configuration + desc->offset);
    ...
    *data = strdup(value);
    ...
}

这避免了必须为结构的每个单独成员编写单独的函数。

Answer 3

内置 __offsetof 运算符的目的是编译器供应商可以继续#define offsetof() 宏，但让它与定义一元 的类一起使用>运算符&。 offsetof() 的典型 C 宏定义仅在 (&lvalue) 返回该右值的地址时才起作用。 IE

#define offsetof(type, member) (int)(&((type *)0)->member) // C definition, not C++
struct CFoo {
    struct Evil {
        int operator&() { return 42; }
    };
    Evil foo;
};
ptrdiff_t t = offsetof(CFoo, foo); // Would call Evil::operator& and return 42

Answer 4

正如@litb所说：结构/类成员的字节偏移量。 在 C++ 中，有时它是未定义的，以防编译器抱怨。 IIRC，实现它的一种方法（至少在C中）是这样做

#define offsetof(type, member) (int)(&((type *)0)->member)

但我确信这存在问题，但我将把它留给感兴趣的读者指出......