枫芸志

【C】取出结构中成员变量偏移位置的宏定义

昨天看到的一句代码，是用来取出结构中成员变量相对偏移位置的宏，如下：

#define OFFSET_OF_STRUCT(type, var) ((size_t)(&((type *)NULL)->var))

举个例子





#include <stdio.h>
#define OFFSET_OF_STRUCT(type, var) ((size_t)(&((type *)NULL)->var))

typedef struct person
{
        int     age;
        char    name[10];
        long    num1;
        float   num2;
        double  num3;
        int     num4;
} PERSON;

int main()
{
        size_t offset0 = OFFSET_OF_STRUCT(PERSON, age);
        size_t offset1 = OFFSET_OF_STRUCT(PERSON, name);
        size_t offset2 = OFFSET_OF_STRUCT(PERSON, num1);
        size_t offset3 = OFFSET_OF_STRUCT(PERSON, num2);
        size_t offset4 = OFFSET_OF_STRUCT(PERSON, num3);
        size_t offset5 = OFFSET_OF_STRUCT(PERSON, num4);
        printf("%d %d %d %d %d %d\n",
                offset0, offset1, offset2, offset3, offset4, offset5);
        return 0;
}

执行结果：0 4 16 24 32 40

代码分析

比较费解的一句宏定义语句，抽出一句语句来分析看看：

size_t offset2 = OFFSET_OF_STRUCT(PERSON, num1);

将宏定义手动代入展开如下：

size_t offset2 = ((size_t)(&((PERSON *)NULL)->num1)) ;

NULL即为0，(PERSON *)NULL即将0地址转为PERSON*的指针，&((...)->num1)取出指针所指向结构对应的num1成员的地址；num1成员的地址等于指针的地址加上num1在结构中的相对偏移，此处指针地址为0，于是num1成员的地址正好等于num1在结构中的相对偏移，于是将num1成员的地址强制转化为int型，结果正好是num1在结构中的相对偏移位置。解释完毕。

不得不说这是一个很巧妙的trick。

补遗

将上面宏定义中的size_t改为int，NULL改为值为NULL的指针，结果编译的时候出现了warning，代码如下：

#include <stdio.h>

typedef struct person
{
        int     age;
        char    name[10];
        long    num1;
        float   num2;
        double  num3;
        int     num4;
} PERSON;

int main()
{
        int off1 = 0;
        int off2 = 0;
        struct person *nul= NULL;

        printf("%d %d ",
                sizeof(&(((struct person *)nul)->name)),
                sizeof(&(((struct person *)0)->name)));
        off1 = (int)(&(((struct person *)nul)->name));
        off2 = (int)(&(((struct person *)0)->name));
        printf("%d %d\n", off1, off2);
        return 0;
}

编译的提示信息如下：

t.c: In function ‘main’:
t.c:23: warning: cast from pointer to integer of different size

将代码做了简化，如下：

#include <stdio.h>

int main()
{
        int off1 = 0;
        int off2 = 0;
        int *nul= 0;
        printf("%d %d ",
                sizeof((int *)0),
                sizeof((int *)nul));
        off1 = (int)((int *)0);
        off2 = (int)((int *)nul);
        printf("%d %d\n", off1, off2);
        return 0;
}

查了一下，出现此问题的原因是因为64位的系统中地址是8字节的（32位系统下是4字节的），而int长度是4字节的，于是系统编译时给出了一个警告信息。

但观察使用0地址的情况，同样是8字节的地址却没有给出任何警告，确实奇怪。这里只能猜测是常量存放的区域和处理方式的不同导致的，一下子也不知道该从哪个角度去分析这个问题，先记录一笔。有知道的同学欢迎留言解答，拜谢！

2011-3-30 更新

将宏定义的int改为size_t，在32位和64位架构下可以兼容；参见【C】int与size_t的区别。




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标签： C
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