为什么需要 offsetof 宏？

Question

我是C语言新手，刚学过结构体和指针

我的问题与我最近看到的 offsetof 宏有关。我知道它是如何工作的以及背后的逻辑。

在<stddef.h>文件中定义如下：

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

我的问题是，如果我有如下所示的结构：

struct test {
    int field1:
    int field2:
};

struct test var;

为什么不能直接获取field2的地址为：

char * p = (char *)&var;
char *addressofField2 = p + sizeof(int);

而不是写这样的东西

field2Offset = offsetof (struct test, field2);

然后在var的起始地址加上偏移值？

有什么区别吗？使用 offsetof 更有效吗？

Answer 1

C 编译器通常会在 struct 的成员之间添加额外的填充位或字节，以提高效率并保持整数字对齐（在某些体系结构中需要避免 bus errors并且在某些架构中需要避免效率问题）。例如，在许多编译器中，如果你有这个 struct:

struct ImLikelyPadded {
    int x;
    char y;
    int z;
};

您可能会发现 sizeof(struct ImLikelyPadded) 是 12，而不是 9，因为编译器会在单字节 char y 和字大小 [=15] 的末尾插入三个额外的填充字节=].这就是 offsetof 如此有用的原因 - 它可以让您确定事物的真正位置，甚至考虑填充字节并且具有高度可移植性。

Answer 2

与数组不同，结构的内存布局并不总是连续的。编译器可能会添加额外的字节，以对齐内存。这叫做padding。

由于填充，我们很难手动找到成员的位置。这也是为什么我们总是使用 sizeof 来查找结构大小的原因。

Offsetof 宏让您从结构的开始位置找出结构成员的距离、偏移量。

如果在 Linux 内核的 container_of 宏中看到 offsetof，这是一种智能使用。这个宏可以让你找出节点的起始位置，给定成员的地址在一个通用的包含双向链表

Answer 3

正如其他答案中已经提到的，填充是原因之一。我不会重复已经说过的内容。

使用 offsetof 宏而不手动计算偏移量的另一个很好的理由是您只需编写一次。想象一下，如果您需要更改 field1 的类型或在 field2 前面插入或删除一个或多个字段，会发生什么情况。使用您手工制作的计算，您必须找到并更改它的所有出现。遗漏其中之一会产生难以发现的神秘错误。

使用offsetof编写的代码在这种情况下不需要任何更新。编译器会在下一次编译时处理所有事情。

更重要的是，使用offsetof的代码更加清晰。宏是标准的，它的功能是documented。阅读代码的程序员同事会立即理解它。手工编写的代码尝试的内容并不那么容易理解。

为什么需要 offsetof 宏？

Why is the offsetof macro necessary?

c

struct

offsetof