结构体数据成员相对偏移量的计算

本文探讨了如何计算C语言中结构体数据成员的相对偏移量,包括使用offsetof函数以及在不允许自定义结构体变量时的计算方法。通过0地址强制转换为结构体类型指针,然后获取成员变量的地址,从而得到偏移量,但实际并未进行非法的内存访问。

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结构体偏移量的计算
相对于结构体起始位置的偏移量

#pragma pack(8)

示例:

struct Node
{
   
   
	char cha;
	int ia;
	char chb;
	double dx;
	char str[5];
	int ib;
}

根据结构体对齐规则结构体元素相对于0地址的偏移量:
cha : 1
ia : 4
chb : 8
dx:16
str[5] : 24
ib : 32
(1)C语言库函数offsetof函数

### C语言计算结构体成员偏移量或地址 在C语言中,有多种方法可以用来计算结构体成员的偏移量或获取其地址。 #### 使用指针运计算偏移量 一种常见的做法是通过创建一个指向零地址(即虚拟对象)的指针,并访问该指针对应的特定字段。由于这个假想的对象位于内存中的位置0处,因此可以直接得到各成员相对起始位置的距离作为它们各自的偏移量[^3]: ```c #include <stdio.h> struct person { int age; char name[20]; float height; }; int main() { printf("Offset of 'age' in struct person is %ld bytes.\n", (size_t)&(((struct person*)0)->age)); printf("Offset of 'name' in struct person is %ld bytes.\n", (size_t)&(((struct person*)0)->name)); printf("Offset of 'height' in struct person is %ld bytes.\n", (size_t)&(((struct person*)0)->height)); return 0; } ``` 这种方法利用了编译器对表达式的解析特性,在实际运行时并不会真正尝试解引用非法指针,而是仅用于求值操作数之间的差值。 #### 利用标准库宏`offsetof` 更推荐的方式是采用预定义的标准库宏 `offsetof()` 来获得指定类型的某个成员相对于整个结构体起点的位置。此宏接受两个参数:一个是表示目标数据类型的标识符;另一个是指向所需成员的选择子表达式。返回的结果是一个无符号整数值,代表所请求成员距离结构首部有多少个字节[^2]: ```c #include <stddef.h> #include <stdio.h> struct Type_t { char a; short b; long c; }; int main(){ size_t offset_a = offsetof(struct Type_t, a); size_t offset_b = offsetof(struct Type_t, b); size_t offset_c = offsetof(struct Type_t, c); printf("Offset of member 'a': %zu\n", offset_a); printf("Offset of member 'b': %zu\n", offset_b); printf("Offset of member 'c': %zu\n", offset_c); return 0; } ``` 上述两种方式都可以有效地帮助开发者理解并调试涉及复杂嵌套的数据结构布局问题。
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