C语言 为什么需要偏移宏

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我是C语言的新手,刚刚学习了结构和指针。

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。

<stddef.h>文件中,定义如下:

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

我的问题是,如果我有一个如下所示的结构:

struct test {
    int field1:
    int field2:
};
struct test var;

为什么我不能直接得到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);

然后将偏移值添加到 var 的起始地址?

有什么区别吗?使用offsetof更有效率吗?

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的字对齐(在某些体系结构中需要避免总线错误,在某些体系结构中需要避免效率问题)。例如,在许多编译器中,如果您有以下struct

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

您可能会发现sizeof(struct ImLikelyPadded)是 12,而不是 9,因为编译器将在单字节char y的末尾和字大小的int z之间插入三个额外的填充字节。这就是为什么offsetof如此有用的原因 - 它可以让您确定事物的真正位置,甚至可以考虑填充字节,并且具有高度的可移植性。

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话。

使用 offsetof 宏而不是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。使用手工制作的计算,您必须查找并更改其所有匹配项。缺少其中一个会产生难以找到的神秘错误。

在这种情况下,使用 offsetof 编写的代码不需要任何更新。编译器会在下一次编译时处理所有内容。

更重要的是,使用 offsetof 的代码更加清晰。宏是标准的,其功能已记录。阅读代码的程序员同事立即理解它。要理解手工制作的代码尝试的内容并不容易。

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,以便对齐内存。这称为 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。

offsetof宏可让您找出结构成员与结构起始位置的距离(偏移量)。

offsetof的一种智能用法可以在 Linux 内核的 container_of 宏中看到。此宏允许您在给定通用包含双向链表中成员地址的情况下找出节点的起始位置。

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