C - 计算结构体成员偏移量

c语言-计算结构体成员偏移量

转载至：
http://www.runoob.com/cprogra...
https://blog.csdn.net/encoura...

1、C 库宏 - offsetof()

描述

C 库宏 offsetof(type, member-designator) 会生成一个类型为 size_t 的整型常量，它是一个结构成员相对于结构开头的字节偏移量。成员是由 member-designator 给定的，结构的名称是在 type 中给定的。

声明

下面是 offsetof() 宏的声明。

offsetof(type, member-designator)

参数

• type -- 这是一个 class 类型，其中，member-designator 是一个有效的成员指示器。
• member-designator -- 这是一个 class 类型的成员指示器。

返回值

该宏返回类型为 size_t 的值，表示 type 中成员的偏移量。

实例

下面的实例演示了 offsetof() 宏的用法。

#include <stddef.h>
#include <stdio.h>

struct address {
   char name[50];
   char street[50];
   int phone;
};
   
int main()
{
   printf("address 结构中的 name 偏移 = %d 字节。\n",
   offsetof(struct address, name));
   
   printf("address 结构中的 street 偏移 = %d 字节。\n",
   offsetof(struct address, street));
   
   printf("address 结构中的 phone 偏移 = %d 字节。\n",
   offsetof(struct address, phone));

   return(0);
}

让咱们编译并运行上面的程序，这将产生如下结果：

address 结构中的 name 偏移 = 0 字节。
address 结构中的 street 偏移 = 50 字节。
address 结构中的 phone 偏移 = 100 字节。

宏实现解析

问题

写一个宏计算出结构体成员的偏移量。
假设有以下一个结构体，要计算成员c的在结构体中的偏移量。

typedef struct Type_t{
    char a;  // 0
    int b;   // 4~7
    double c; // 8~16
};

注意，上述的结构体必须考虑字节对齐的问题。

方法一

咱们能够声明一个Type_t结构的变量type，而后将成员c的地址减去成员a的地址就是c的偏移量了。

Type_t type;
offset = (unsigned long)(&(type.c)) - (unsigned long)(&(type.a)); // 其中，(&(type.a)) 与 (&(type))是等价的

将上面整理为宏就是：

#define OFFSET(TYPE, MEMBER, OFF) \
    TYPE temp;              \
    OFF = (unsigned long)(&(temp.MEMBER)) - (unsigned long)(&(temp));

这个宏建立了一个类型为TYPE的临时变量temp，而后求出MEMBER成员的偏移量放在OFF里。

完整代码以下：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define OFFSET(TYPE, MEMBER, OFF) \
    TYPE temp;              \
    OFF = (unsigned long)(&(temp.MEMBER)) - (unsigned long)(&(temp));

typedef struct Type_t{
    char a;
    int b;
    double c;
};


int main(void)
{
    int offset = 0;
    Type_t type;

    offset = (unsigned long)(&(type.c)) - (unsigned long)(&(type));
    OFFSET(Type_t, c, offset);
    printf("offset = %d\n", offset);
    getchar();
}

方法二

若是可以让(unsigned long)(&(type))的值为0，即&(type) == 0的时候，那么offset的值就是简单的：

offset = (unsigned long)(&(type.c));

若是说&(type) == 0，那么type.c就能够等价于((Type_t *)0)->c。可是这个语句是不能单独存在的，由于对NULL指针访问成员c是非法的。能够经过在该语句以前加上&符号，即获取成员c的地址就没问题了。所以，对应的宏以下：

#define OFFSET(TYPE, MEMBER) ((unsigned long)(&(((TYPE *)0)->MEMBER)))

总结

ANSI C标准容许任何值为0的常量被强制转换成任何一种类型的指针，而且转换结果是一个NULL指针，所以((Type_t)0)的结果就是一个类型为Type_t的NULL指针。若是利用这个NULL指针来访问Type_t的成员固然是非法的，但&(((Type_t)0)->c)的意图并不是想存取c字段内容，而仅仅是计算当结构体实例的首址为((Type_t)0)时c字段的地址。聪明的编译器根本就不生成访问m的代码，而仅仅是根据Type_t的内存布局和结构体实例首址在编译期计算这个(常量)地址，这样就彻底避免了经过NULL指针访问内存的问题。