C语言offsetof(TYPE, MEMBER)全解
创始人
2024-06-01 01:18:23

offsetof(TYPE, MEMBER) 是一个宏定义,用于计算一个结构体中某个成员的偏移量。

其第一个参数 TYPE 是一个结构体类型,第二个参数 MEMBER 是 TYPE 中的一个成员变量名。

它将返回类型为 size_t 的整数,表示 MEMBER 相对于 TYPE 起始地址的偏移量。

基本原理是根据 C 语言的数据对齐机制,成员变量在类型定义中的相对位置决定了它的偏移量。

以下是其实现代码:

#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER)

该宏定义使用了C语言中的指针运算和类型转换。具体实现步骤如下:

  1. (TYPE *)0:将0转换为指向类型为TYPE的指针,得到结构体TYPE的空指针。

  2. &((TYPE *)0)->MEMBER:求出结构体类型TYPE中成员MEMBER的地址。由于空指针不指向任何对象,因此这个成员的地址就是相对于结构体首地址的偏移量。

  3. (size_t):将偏移量转换为无符号整型数,以满足C语言标准库中对offsetof()返回值的类型要求。

该宏定义可以在编译时就直接计算出偏移量,避免了运行时的计算开销,因此比通过变量名访问成员的方式更为高效。

该宏定义通常用在需要直接访问结构体成员的底层代码中,例如在操作系统内核、嵌入式系统以及一些高性能计算应用中。

例子:

struct TestStruct {  int value1;  char value2;  double value3;  
};  size_t offset = offsetof(struct TestStruct, value2);  

如上例,offset 变量将会存储 value2 相对于 TestStruct 起始地址的偏移量。在这种情况下,因为 TestStruct 中的 value1 占用了 4 个字节,value2 占用了 1 个字节,所以 value2 相对于结构体起始地址的偏移量应该是 4。

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