【C语言指南】offsetof宏的介绍 及其实现

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倔强的石头_ 发表于 2025/09/03 15:18:07 2025/09/03
【摘要】 offsetof宏的作用是获取结构体中某个成员相对于结构体起始地址的偏移量。通过计算成员在结构体中的位置,它提供了一种可移植的方法来确定偏移量。

目录

一、offsetof宏的介绍

头文件 :

offsetof宏的通用形式:

参数说明:

用法举例:

二、offsetof宏的实现

三、offsetof宏的使用注意事项


一、offsetof宏的介绍

offsetof宏的作用是获取结构体中某个成员相对于结构体起始地址的偏移量。通过计算成员在结构体中的位置,它提供了一种可移植的方法来确定偏移量。

头文件 :

<stddef.h>


offsetof宏的通用形式:

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

参数说明:

  • TYPE: 表示结构体或联合体的类型名。当你需要计算某个结构体类型中某个成员的偏移量时,应在此处指定该结构体类型。

  • MEMBER: 表示结构体(或联合体)中需要计算偏移量的成员名称。这是你希望得知其在结构体内部位置的字段。

用法举例:

#include<stdio.h>
#include<stddef.h>
struct ST
{
	char a;
	int b;
	float c;
};
int main()
{
	printf("%zd\n", offsetof(struct ST, b));
	printf("%zd\n", offsetof(struct ST, c));
	return 0;
}


二、offsetof宏的实现

(这里用一些更简短的符号表示)

#define MY_offsetof(S,m) (size_t) &(((S*)0)->m)

  • S代表结构体的类型。
  • m代表结构体中的成员。
  • (S*)0这里将整数值0强制转换为指向结构体S类型的指针。这实际上创建了一个指向无效地址(NULL)的指针,但由于我们只是用它来计算偏移量,并不实际访问内存,因此这是安全的。
  • ->m使用->运算符来访问结构体指针的成员m。尽管指针是NULL,但这个操作在编译时仅用于计算偏移量,并不真正执行内存访问。
  • &(((S*)0)->m):取成员m的地址。由于我们有一个指向结构体类型的NULL指针,这个地址实际上就是成员m在结构体中的偏移量。
  • (size_t):将计算出的偏移量转换为size_t类型,这是一个无符号整数类型,通常用于表示对象的大小或内存中的偏移量。

MY_offsetof宏会返回结构体S中成员m的偏移量,这个偏移量是从结构体的起始地址到成员m的地址之间的距离(以字节为单位)。

#include<stdio.h>
#define MY_offsetof(S,m) (size_t)&(((S*)0)->m)

struct ST
{
	char a;
	int b;
	float c;
};
int main()
{
	printf("%zd\n", MY_offsetof(struct ST, b));
	printf("%zd\n", MY_offsetof(struct ST, c));
	return 0;
}

 

三、offsetof宏的使用注意事项

  • 仅适用于结构体和联合体:它不能用于普通变量、数组或非聚合类型(即不包含其他成员的简单类型)。

  • 编译时计算offsetof宏是在编译时计算偏移量的,因此它不能用于运行时动态生成的结构体类型或成员名。

  • 不涉及内存访问:虽然宏的表达式看起来像在访问内存,但实际上并没有发生真正的内存访问,因为所使用的指针指向的是未分配的地址。编译器仅依据类型信息计算偏移量,不会导致运行时错误。

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