c - 如何使用 `offsetof` 以符合标准的方式访问字段？

Question

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，我如何才能以符合标准的方式提取成员？当然假设我们有一个正确的 struct A* 和一个正确的偏移量。一种尝试是做类似的事情:

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(或末尾的指针)的指针，指针算法似乎只在标准中定义，情况不一定如此。因此从技术上讲，该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);
}

这也可能会起作用，但请注意 intptr_t 不需要存在，据我所知，intptr_t 上的算术不需要产生正确的结果(例如，我记得某些 CPU 具有处理非字节对齐地址的能力，这表明 intptr_t 对数组中的每个 char 以 8 为步长增加)。

看起来标准中遗漏了一些东西(或者我遗漏了一些东西)。

Answer 1

根据 C Standard , 7.19 通用定义 <stddef.h> ，第 3 段，offsetof()定义为:

The macros are

NULL

which expands to an implementation-defined null pointer constant; and

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

which expands to an integer constant expression that has type size_t, the value of which is the offset in bytes, to the structure member (designated by member-designator), from the beginning of its structure (designated by type).

所以，offsetoff()返回以字节为单位的偏移量。

6.2.6.1 总则，第 4 段指出:

Values stored in non-bit-field objects of any other object type consist of n × CHAR_BIT bits, where n is the size of an object of that type, in bytes.

由于 CHAR_BIT 被定义为 char 中的位数, 一个 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); 
}

转换 base到 char *并添加 off字节到地址。如果off是 offsetof(A, x); 的结果, 结果地址是 x 的地址在 structure A 内那base指向。

你的第二个例子:

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

取决于添加已签名的 intptr_t 的结果带有无符号 size_t 的值值是无符号的。