C 如何使用“offsetof”以符合标准的方式访问字段？

假设我有一个结构并将偏移量提取到一个成员：

struct A {
    int x;
};

size_t xoff = offsetof(A, x);

给定一个指向

struct a

的指针，如何以标准一致性方式提取成员？当然，假设我们有一个正确的

结构a*

和一个正确的偏移量。一种尝试是执行以下操作：

int getint(struct A* base, size_t off) {
    return *(int*)((char*)base + off); 
}

这可能会起作用，但请注意，例如，如果指针是同一数组的指针（或超过末尾的指针），则指针算术似乎只在标准中定义，而不必如此。从技术上讲，这个构造似乎依赖于未定义的行为

另一种方法是

int getint(struct A* base, size_t off) {
    return *(int*)((uintptr_t)base + off);
}

这可能也会起作用，但请注意，

intptr\u t

不一定存在，而且据我所知，

intptr\u t

上的算术不一定产生正确的结果（例如，我记得一些CPU具有处理非字节对齐地址的能力，这意味着数组中每个字符的

intptr\u t

以8步递增）

看起来标准中有些东西被遗忘了（或者我遗漏了）。

根据7.19通用定义

，第3段，

offsetof（）

定义为：

宏是

NULL

扩展为实现定义的空指针常量；以及

offsetof(*type*, *member-designator*)

它扩展为具有类型的整型常量表达式

大小\u t

，其值是以字节为单位的偏移量 结构构件（由构件代号指定），从 其结构的开头（按类型指定）

因此，

offsetoff（）

返回以字节为单位的偏移量

和6.2.6.1概述，第4段规定：

存储在任何其他对象类型的非位字段对象中的值 包括 n×字符位位，其中n是该类型对象的大小，以字节为单位

由于CHAR\u BIT被定义为

CHAR

中的位数，因此

CHAR

是一个字节

因此，根据标准，这是正确的：

int getint(struct A* base, size_t off) {
    return *(int*)((char*)base + off); 
}

将

base

转换为

char*

并向地址添加

off

字节。如果

off

是

offsetof（a，x）；

的结果，则生成的地址是

base

指向的

结构a

中的

x

的地址

你的第二个例子：

int getint(struct A* base, size_t off) {
    return *(int*)((intptr_t)base + off);
}

---

取决于有符号的

intptr\t

值与无符号的

size\t

值相加的结果。标准（6.5.6）的原因唯一允许对数组进行指针运算的是，结构可能有填充字节来满足对齐要求。所以在结构中进行指针运算实际上是形式上未定义的行为

实际上，只要您知道自己在做什么，它就可以工作。

base+off

不能失败，因为我们知道那里有有效的数据，并且只要访问正确，数据不会错位

因此，

（intptr\t）base+off

确实是更好的代码，因为不再有任何指针算法，只有普通的整数算法。因为

intptr\t

是一个整数，所以它不是指针

正如在评论中指出的，该类型不保证存在，根据7.20.1.4/1，它是可选的。我想为了最大的可移植性，您可以切换到保证存在的其他类型，例如

intmax\u t

或

ptrdiff\u t

。但是，如果不支持

intptr\u t

的C99/C11编译器是这并不都有用

（这里有一个小类型问题，即

intptr\u t

是有符号类型，不一定与

size\u t

兼容。您可能会遇到隐式类型升级问题。如果可能，使用

uintpr\u t

更安全。）

接下来的问题是

*（int*）（（intptr_t）base+off）

是否是定义良好的行为。标准中关于指针转换的部分（6.3.2.3）规定：

任何指针类型都可以转换为整数类型。以下情况除外： 前面指定的结果是实现定义的。如果 无法在整数类型中表示结果，行为为 未定义。结果不必在任何 整数类型

对于这个特定的情况，我们知道这里有一个正确对齐的

int

，所以这很好

---

（我也不认为存在任何指针别名问题。至少使用

gcc-O3-fstrict aliasing-Wstrict aliasing=2

编译不会破坏代码。）

我非常确定将别名添加到

char*

和指向同一对象的指针（不一定是数组）都是有效的。但仍在等待权威的答案。

（char*）base

可用于在

base

内的任何位置移动（并在末尾移动一个）。任何对象的行为都类似于大小为1的数组。

返回*（int*）（（char*）base+off）

很容易失败，因为

int

访问可能未对齐。例如，

int

访问可能会导致奇数地址上的总线故障。Oto OP说“假设……我们有一个正确的结构a*和一个正确的偏移量”，最好访问具有该字段类型或

无符号字符的字段（无陷阱，无填充）。不清楚代码为什么不使用
A->x
访问字段。如果
A->x
没有提供，您该怎么做？如果所有代码都是
A
，并且字段的偏移量
x
，缺少字段类型/大小会阻止以一致的方式访问。引用的部分是非常不相关的f该标准将是6.5中关于指针别名的标准，或者可能是关于指针算术的部分。我不认为第二个示例会失败。
intptr\u t
是无符号整数类型，而不是指针类型。它不会