C++ 获取条目的结构

Question

我在学习C++的数据结构和算法时遇到了如下代码。来自https://github.com/xtaci/algorithms/blob/master/include/double_linked_list.h第 194 到 206 行。

/**
 * list_entry - get the struct for this entry
 * @ptr:    the &struct list_head pointer.
 * @type:   the type of the struct this is embedded in.
 * @member: the name of the list_struct within the struct.
 */
#ifndef _MSC_VER
#define list_entry(ptr, type, member) \
    (reinterpret_cast<type *>((char *)(ptr)-(char *)(&(reinterpret_cast<type *>(1)->member))+1))
#else
#define list_entry(ptr, ptrtype, member) \
    (reinterpret_cast<ptrtype>((char *)(ptr)-(char *)(&(reinterpret_cast<ptrtype>(1)->member))+1))
#endif

评论 block 说这个 Marco 的功能是获取这个条目的结构。令我困惑的是

reinterpret_cast<type *>(1)->member

将 1 转换为 (type *) 并访问其成员是什么意思？

* 提前感谢您的帮助。如果任何部分不清楚，我会尽快编辑。 *

* 更多信息 *:

代码中使用这个Marco来定义新的Marco

#define list_for_each_entry_safe(pos, n, head, member)          \
    for (pos = list_entry((head)->next, typeof(*pos), member),  \
        n = list_entry(pos->member.next, typeof(*pos), member); \
         &pos->member != (head);                    \
         pos = n, n = list_entry(n->member.next, typeof(*n), member))

新 Marco 的用法示例来自 https://github.com/xtaci/algorithms/blob/master/include/graph_defs.h第 45 到 51 行作为析构函数的一部分。

        struct Adjacent {
            struct Vertex v;
            int32_t color;  // color for searching
            int32_t d;  // discover time
            int32_t f;  // finish time
            struct list_head v_head;  // vertex list header
            struct list_head a_node; 
            uint32_t num_neigh;     // num of neighbours

            Adjacent(uint32_t id):v(id) {
                INIT_LIST_HEAD(&v_head);
                num_neigh = 0;
            }

            ~Adjacent() {
                Vertex * v, *vn;
                list_for_each_entry_safe(v, vn, &v_head, v_node){
                    list_del(&v->v_node);
                    delete v;
                }
            }
            ......

Answer 1

&(reinterpret_cast<type *>(1)->member)

这个语句如果像宏offsetof , 用于获取结构中成员的偏移地址。

棘手的reinterpret_cast<type *>(1)告诉编译器有一个 type *地址为0x1的指针, 然后 &(reinterpret_cast<type *>(1)->member)得到成员的偏移地址加上原来的0x1

我已经使用下面的代码来验证它。

struct list_head {
    struct list_head *next, *prev;
};

struct Vertex {
    int x;
    int y;
    list_head v_node;
};

int main()
{
    Vertex *v = (Vertex *) malloc(sizeof(Vertex));
    printf("%p", &(reinterpret_cast<Vertex *>(1)->v_node));
    return 0;
}

它打印0x9 , 正是 2*sizeof(int) + 1

我个人认为使用 1而不是 0可以避免编译器将其视为无效的 NULL 指针。所以在宏中，1尾部又是加号。

宏list_entry可以这样使用

int main()
{
    Vertex *v = (Vertex *) malloc(sizeof(Vertex));
    Vertex *w = list_entry(&(v->v_node), Vertex, v_node);
    printf("%p\n%p\n", v, w);
    return 0;
}

当我们只有指向 list_head 的指针时我们可以使用 list_entry获取外部结构。在上面的代码中，v和 w指向同一区域。