c - “container_of”宏是否可以严格遵循？

Question

Linux内核（和其他地方）中常用的宏是container_of，其（基本上）定义如下：

#define container_of(ptr, type, member) (((type) *)((char *)(ptr) - offsetof((type), (member))))

它基本上允许在给定指向其成员之一的指针时恢复“父”结构：

struct foo {
    char ch;
    int bar;
};
...
struct foo f = ...
int *ptr = &f.bar; // 'ptr' points to the 'bar' member of 'struct foo' inside 'f'
struct foo *g = container_of(ptr, struct foo, bar);
// now, 'g' should point to 'f', i.e. 'g == &f'

但是，还不完全清楚 container_of中包含的减法是否被视为未定义的行为。
一方面，因为 bar内部的 struct foo只是一个整数，所以只有 *ptr才应该有效（以及 ptr + 1）。因此， container_of有效地生成类似于 ptr - sizeof(int)的表达式，这是未定义的行为（即使没有解引用）。
另一方面，C标准第6.3.2.3 p.7条规定，将指针转换为不同类型并再次转换应产生相同的指针。因此，将指针“移动”到 struct foo对象的中间，然后返回到开始处应该会产生原始指针。
主要关注的是允许在运行时检查实现越界索引的事实。我对这个和前面提到的指针等价性要求的解释是，必须在指针类型转换中保留边界（这包括指针衰减——否则，如何使用指针在数组中迭代？）.ergo，虽然 ptr可能只是一个 int指针，而且 ptr - 1和 *(ptr + 1)都不是有效的， ptr仍然应该有某种处于结构中间的概念，这样 (char *)ptr - offsetof(struct foo, bar)才是有效的（即使指针实际上等于 ptr - 1）。
最后，我发现如果你有这样的东西：

int arr[5][5] = ...
int *p = &arr[0][0] + 5;
int *q = &arr[1][0];

尽管取消引用 p是未定义的行为，但指针本身是有效的，并且需要与 q进行比较（请参见 this question）。这意味着 p和 q比较相同，但在某些实现定义的方式上可能不同（这样只有 q才能被取消引用）。这可能意味着，鉴于以下情况：

// assume same 'struct foo' and 'f' declarations
char *p = (char *)&f.bar;
char *q = (char *)&f + offsetof(struct foo, bar);

p和 q比较相同，但可能具有不同的关联边界，因为 (char *)的强制转换来自指向不兼容类型的指针。
综上所述，c标准对这类行为并不完全清楚，试图应用标准的其他部分（或者至少我对它们的解释）会导致冲突。那么，是否有可能以严格一致的方式定义 container_of？如果是，上述定义是否正确？
在评论了 here到 my answer问题之后，我们讨论了这个问题。

Answer 1

我认为它严格符合标准，否则标准有很大缺陷。参考上一个例子，关于指针算术的部分没有给编译器任何余地来区别对待p和q。它不取决于指针值是如何获得的，只取决于指针指向的对象。
在指针算法中，任何p和q可以被不同对待的解释都需要p和q不指向同一对象的解释。因为在获取p和q的方式中没有依赖于实现的行为，所以这意味着它们不会指向任何实现上的同一个对象。这反过来要求p == q在所有实现上都是false，因此会使所有实际实现不一致。