C語言中結構體偏移量的計算

一、先來一段理論知識

ANSI C標準允許任何值爲0的常量被強制轉換成任何一種類型的指針，並且轉換結果是一個NULL指針，因此((s*)0)的結果就是一個類型爲s*的NULL指針。如果利用這個NULL指針來訪問s的成員當然是非法的，但&(((s*)0)->m)的意圖並非想存取s字段內容，而僅僅是計算當結構體實例的首址爲((s*)0)時m字段的地址。聰明的編譯器根本就不生成訪問m的代碼，而僅僅是根據s的內存佈局和結構體實例首址在編譯期計算這個(常量)地址，這樣就完全避免了通過NULL指針訪問內存的問題。

二、在實踐中檢驗理論

下面是我在window環境下VS2008編譯器下的記錄，

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print?

#include <stdlib.h>
#include <iostream>
using namespace std;
typedef struct ISO_MSG
{
char msg_type[5];
char proc_code[7];
}ISO_MSG;
#define fld_sizeof(s, m) sizeof(((s *)0)->m)
//#define offsetof(s,m) (( (size_t) &( ( (s*)0 )->m )) - (size_t)((s*)0))
#define offsetof1(s,m) ( (size_t) &( ( (s*)0 )->m ))
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
ISO_MSG sIsoMsg;
memset((void*)&sIsoMsg,0,sizeof(ISO_MSG));
strcpy(sIsoMsg.msg_type,"0200");
strcpy(sIsoMsg.proc_code,"000000");
cout << fld_sizeof(ISO_MSG,msg_type) << offsetof1(ISO_MSG,msg_type) << endl;
cout << fld_sizeof(ISO_MSG,proc_code) << offsetof1(ISO_MSG,proc_code) << endl;
system("pause");
return 0;
}

#include <stdlib.h>
#include <iostream>
using namespace std;

typedef struct ISO_MSG
{
	char	msg_type[5];
	char	proc_code[7];
}ISO_MSG;

#define fld_sizeof(s, m) sizeof(((s *)0)->m)
//#define offsetof(s,m) (( (size_t) &( ( (s*)0 )->m )) - (size_t)((s*)0))
#define offsetof1(s,m) ( (size_t) &( ( (s*)0 )->m ))

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	ISO_MSG sIsoMsg;
	memset((void*)&sIsoMsg,0,sizeof(ISO_MSG));

	strcpy(sIsoMsg.msg_type,"0200");
	strcpy(sIsoMsg.proc_code,"000000");

	cout << fld_sizeof(ISO_MSG,msg_type) << offsetof1(ISO_MSG,msg_type) << endl;
	cout << fld_sizeof(ISO_MSG,proc_code) << offsetof1(ISO_MSG,proc_code) << endl;

	system("pause");
	return 0;
}

在上例中，存在兩個宏定義，fld_sizeof和offsetof；這兩個宏定義一個是計算結構成員變量字節大小，一個是計算偏移量，其中offsetof和offsetof1是等價的，

三、系統的offsetof定義

         該宏在Linux內核代碼(版本2.6.22)中定義如下：
       /* Offset of member MEMBER in a struct of type TYPE. */
        #define offsetof(TYPE, MEMBER) __builtin_offsetof (TYPE, MEMBER)

在windows下，

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print?

#ifdef _WIN64
#define offsetof(s,m) (size_t)( (ptrdiff_t)&reinterpret_cast<const volatile char&>((((s *)0)->m)) )
#else
#define offsetof(s,m) (size_t)&reinterpret_cast<const volatile char&>((((s *)0)->m))
#endif
#else
#ifdef _WIN64
#define offsetof(s,m) (size_t)( (ptrdiff_t)&(((s *)0)->m) )
#else
#define offsetof(s,m) (size_t)&(((s *)0)->m)
#endif

#ifdef  _WIN64
#define offsetof(s,m)   (size_t)( (ptrdiff_t)&reinterpret_cast<const volatile char&>((((s *)0)->m)) )
#else
#define offsetof(s,m)   (size_t)&reinterpret_cast<const volatile char&>((((s *)0)->m))
#endif

#else

#ifdef  _WIN64
#define offsetof(s,m)   (size_t)( (ptrdiff_t)&(((s *)0)->m) )
#else
#define offsetof(s,m)   (size_t)&(((s *)0)->m)
#endif

四、參考內容

http://www.jxva.com/blog/201202/335.html，這裏有非常詳細的說明，大家可以來這裏查看。