C offsetof 宏如何工作？

Question

可能的重复：
为什么这段 C 代码可以工作？
如何在结构上使用 offsetof() ？< /p>

我在互联网上阅读有关此offsetof宏的信息，但它没有解释它的用途。

#define offsetof(a,b) ((int)(&(((a*)(0))->b)))

它想要做什么以及使用它的优势是什么？

Answer 1

它没有任何优点，也不应该使用，因为它会调用未定义的行为（并使用错误的类型 - int 而不是 size_t）。

C 标准在 stddef.h 中定义了一个 offsetof 宏，它实际上可以工作，适用于您需要结构中元素的偏移量的情况，例如：

#include <stddef.h>

struct foo {
    int a;
    int b;
    char *c;
};

struct struct_desc {
    const char *name;
    int type;
    size_t off;
};

static const struct struct_desc foo_desc[] = {
    { "a", INT, offsetof(struct foo, a) },
    { "b", INT, offsetof(struct foo, b) },
    { "c", CHARPTR, offsetof(struct foo, c) },
};

这可以让您以编程方式按名称填充 struct foo 的字段，例如在读取 JSON 文件时。

Answer 2

它正在查找struct 的特定成员的字节偏移量。例如，如果您具有以下结构：

struct MyStruct
{
    double d;
    int i;
    void *p;
};

那么您将具有 offsetOf(MyStruct, d) == 0、offsetOf(MyStruct, i) == 8，并且offsetOf(MyStruct, p) == 12 （即，名为 d 的成员距结构体开头 0 个字节，等等）。

它的工作方式是假装结构的实例存在于地址 0（((a*)(0)) 部分），然后获取预期结构成员的地址并将其转换为整数。虽然取消引用地址 0 处的对象通常会出现错误，但获取该地址是可以的，因为取址运算符 & 和成员取消引用 -> 会取消每个对象的引用其他出。

它通常用于通用序列化框架。如果您有用于在某种类型的线路数据（例如文件中或来自网络的字节）和内存中数据结构之间进行转换的代码，那么创建从成员名称到成员偏移量的映射通常很方便，以便您可以序列化或以通用方式反序列化值。

Answer 3

offsetof 宏的实现确实无关紧要。

实际的 C 标准将其定义为 7.17.3：

offsetof(type, member-designator)

它扩展为类型为 size_t 的整型常量表达式，其值是以字节为单位的偏移量，到结构体成员（由 member-designator 指定），从其结构（按类型指定）。类型和成员指示符应为给定的static type t;。

相信亚当·罗森菲尔德的回答。

R 是完全错误的，它有很多用途——特别是能够判断代码何时不可在平台之间移植。

（好吧，它是 C++，但我们在静态模板编译时断言中使用它，以确保我们的数据结构不会在平台/版本之间改变大小。）

Answer 4

R.. 对问题第二部分的回答是正确的：使用现代 C 编译器时不建议使用此代码。

但要回答你问题的第一部分，这实际上是在做的是：

(
  (int)(         // 4.
    &( (         // 3.
      (a*)(0)    // 1.
     )->b )      // 2.
  )
)

从内到外工作，这是......

1. 将值零转换为结构指针类型 a*
2. 获取结构字段这个（非法放置的）struct 对象的 b
3. 获取这个 b 字段的地址
4. 将地址转换为 int

从概念上讲，这是将一个 struct 对象放置在内存地址 0 处，然后查找特定字段的地址是什么。这可以让您计算出结构中每个字段在内存中的偏移量，以便您可以编写自己的序列化器和反序列化器来将结构与字节数组相互转换。

当然，如果您实际上取消引用零指针，您的程序将会崩溃，但实际上一切都发生在编译器中，并且在运行时没有实际的零指针被取消引用。

在大多数 C 运行的原始系统中，int 的大小是 32 位，与指针相同，所以这实际上是有效的。