Question

这是我在某个论坛上看到的访谈问题。我一直试图弄清楚它是如何工作的，但我不太明白。有人可以解释它是如何工作的吗？

问：给定一个结构中成员a的指针，编写一个返回指向结构的指针的例程。

struct s 
{
   ...
   int a;
   …
};

struct s *get_s_ptr(int *a_ptr)
{
   // implement this.
}

答案是：

struct s* get_s_ptr(int *a_ptr)
{
   return (struct s*)((char*)a_ptr - (int)&((struct s*)0)->a);
}

Answer 1

它是如何运作的？

这里的基本方程（所有算术以字节为单位）是

address of struct member s->a == s + byte offset of a

鉴于s的类型，单个编译器和单个目标机器，它们确定了a的字节偏移量 - 对于类型s的每个结构都是相同的。

你被给了左手边，你的面试官要求你恢复s。你可以通过获得一个新的等式来做到这一点;从两边减去字节偏移量：

address of struct member s->a - byte offset of a == s

在问题中，你给出地址s->a，但你必须找出字节偏移量。要执行此操作，请再次使用原始等式，并将s设置为零：

address of struct member s->a where s is zero == zero + byte offset of a 
                                              == byte offset of a

C中的左侧构建如下

struct pointer s where s is zero                            (struct s *)0
struct member s->a where s is zero                          ((struct s*)0)->a
address of s->a where s is zero                             &((struct s*)0)->a

最后的步骤：

要使算术合法C，此字节偏移量将转换为整数。
为了确保以字节为单位进行减法，a_ptr将转换为char *。
要为结果提供正确的类型，差异将转换为struct s *。

附录：正如Eli Bendersky指出的那样，你应该尽量避免使用这些代码的情况。几乎总有一种更好的方法。

Answer 2

答案是：它没有。它不起作用，即使它看起来似乎“工作”的第一眼。 “回答”尝试取消引用空指针，这会导致未定义的行为。因此，除非您的“工作”想法包含未定义的行为，否则该答案不起作用。

该解决方案存在更多问题，除了尝试对空指针进行去激活（尽管仅此一点就足以将“回答”扔到垃圾箱）。另一个问题是(struct s*) 0的结果是struct s *类型的空指针。该语言不保证空指针的实际物理值。如果可能很容易就像0xBAADFOOD那样会立即搞砸“答案”的预期功能。

隐含技术的正确实现将涉及标准offsetof宏（已在Nyan的答案中提出，但我将再重复一次）

struct s* get_s_ptr(int *a_ptr)
{
   return (struct s*) ((char *) a_ptr - offsetof(struct s, a));
}

Answer 3

您可以使用offsetof宏。

struct s* get_s_ptr(int *a_ptr)
{
   return (struct s*)((char*)a_ptr - offsetof(struct s,a) );
}

我迟到了。我的网络连接很慢。

Answer 4

认为这会有所帮助，

/* offsetof example */
#include <stdio.h>
#include <stddef.h>

struct mystruct {
    char singlechar;
    char arraymember[10];
    char anotherchar;
};

int main ()
{
    printf ("offsetof(mystruct,singlechar) is %d\n",offsetof(mystruct,singlechar));
    printf ("offsetof(mystruct,arraymember) is %d\n",offsetof(mystruct,arraymember));
    printf ("offsetof(mystruct,anotherchar) is %d\n",offsetof(mystruct,anotherchar));

    return 0;
}

<强>输出：

offsetof(mystruct,singlechar) is 0
offsetof(mystruct,arraymember) is 1
offsetof(mystruct,anotherchar) is 11

所以在你的情况下，

return (struct s*) ((char *) a_ptr - offsetof(struct s, a));

将aptr转换为char *
将a wrt的偏移量减去struct s
施放到struct s*
返回resultant ptr

给定一个结构中成员a的指针，编写一个返回指向结构的指针的例程

4 个答案: