Offsetof巨集詳解

c語言面試的時候可能會考，這樣的巨集定義：

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

函式作用：計算結構體成員的偏移，有些自有**裡也會手寫這樣的**，實際上這個函式是標準實現的。實際上如果我們瀏覽 ansi c 編譯器的標標頭檔案，將在 stddef.h 中遇到這樣奇怪的巨集。這個紅具有可怕的宣告。此外，如果您查閱編譯器手冊，您會發現乙個無益的解釋，上面寫著如下：

offsetof() 巨集返回結構或聯合復合中元素名稱的偏移量。這提供了一種可移植的方法來確定偏移量。

函式的宣告是這樣的

size_t offsetof(type, member);

函式描述：

offset巨集從結構型別的開頭返回字段成員的偏移量。

此巨集很有用，因為組成結構的字段的大小可能因實現而異，並且編譯器可能在字段之間插入不同數量的填充位元組。因此，元素的偏移量不一定由前乙個元素的大小之和給出。

如果成員不與位元組邊界對齊（例如，它是位欄位），則會產生編譯器錯誤。

返回值：

返回給定型別中給定成員的偏移量（以位元組為單位）

標準：c89, c99, posix.1-2001

源**：

#include using namespace std;
int main()
; /* output is compiler dependent */
printf("sizeof(struct demo)=%ld\n", (long) sizeof(struct demo));
printf("offsets: a=%ld; b=%ld; c=%ld d=%ld\n",
(long)offsetof(struct demo, a),
(long)offsetof(struct demo, b),
(long)offsetof(struct demo, c),
(long)offsetof(struct demo, d));
exit(exit_success);
}

輸出結果：

sizeof(struct demo)=16
offsets: a=0; b=4; c=8 d=16

我們先來搞明白這個工作原理再看他到底有啥妙用。

offset的工作原理：

offset巨集的偏移量是 ansi 要求的巨集，應在 stddef.h 中找到。簡而言之，offset 巨集返回結構或聯合的特定元素之前的偏移位元組數。

巨集的宣告因**商而異，並且取決於處理器體系結構。

瀏覽各種編譯器，找到了一些清單示例宣告。

// keil 8051 compiler
#define offsetof(s,m) (size_t)&(((s *)0)->m)

// microsoft x86 compiler (version 7)
#define offsetof(s,m) (size_t)(unsigned long)&(((s *)0)->m)

// diab coldfire compiler
#define offsetof(s,memb) \
((size_t)((char *)&((s *)0)->memb-(char *)0))

//microsoft x86 compiler (version 2019)
#if defined _msc_ver && !defined _crt_use_builtin_offsetof
#ifdef __cplusplus
#define offsetof(s,m) ((::size_t)&reinterpret_cast((((s*)0)->m)))
#else
#define offsetof(s,m) ((size_t)&(((s*)0)->m))
#endif
#else
#define offsetof(s,m) __builtin_offsetof(s,m)
#endif

無論實現如何,offset 巨集採用兩個引數。第乙個引數是結構名稱;第二個，結構元素的名稱。

為了更好地理解offset巨集的魔力，進一步來看定義的細節，巨集中的各種運算子按順序計算，以便執行以下步驟：

根據定義，結構本身駐留在位址 0。因此，指向的字段（上述步驟 3）的位址必須是結構開頭的偏移量（以位元組為單位）

結構體內嵌結構體的情況：

// sytax.cpp : 此檔案包含 "main" 函式。程式執行將在此處開始並結束。
//#include using namespace std;
int main()
; typedef struct
sbar;
typedef struct
sfoo;
/* output is compiler dependent */
printf("offset of 'l' is %u \n", offsetof(sfoo, b.l));
printf("sizeof(struct demo)=%ld\n", (long) sizeof(struct demo));
printf("offsets: a=%ld; b=%ld; c=%ld d=%ld\n",
(long)offsetof(struct demo, a),
(long)offsetof(struct demo, b),
(long)offsetof(struct demo, c),
(long)offsetof(struct demo, d));
exit(exit_success);
}

知識點：結構填充位元組

大多數 16 位和更大的處理器要求在多位元組（例如，16 位或 32 位）邊界上對齊記憶體中的資料結構。有時，要求是絕對的，有時只是建議以獲得最佳匯流排吞吐量。在後一種情況下，之所以提供靈活性，是因為設計人員認識到，您可能希望將記憶體訪問時間與其他相互競爭的問題（如記憶體大小和傳輸能力（可能通過通訊鏈路或直接記憶體訪問）進行權衡。記憶體內容直接到具有不同對齊要求的另乙個處理器。

7 // 根據"結構體(type)變數"中的"域成員變數(member)的指標(ptr)"來獲取指向整個結構體變數的指標
8 #define container_of(ptr, type, member) ()

擴充套件：

一般編譯器是按照8位元組對齊的。如果改變對齊位元組，可以看到偏移有變化

#pragma pack(push) // 將當前pack設定壓棧儲存
#pragma pack(2)// 必須在結構體定義之前使用
struct demo;
#pragma pack(pop) // 恢復先前的pack設定

輸出結果：

sizeof(struct demo)=14
offsets: a=0; b=4; c=6 d=14

Offsetof巨集詳解

offsetof 巨集定義的詳解

核心第一巨集 offsetof詳解

關於offsetof巨集

Offsetof巨集詳解

offsetof 巨集定義的詳解

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