使用stddef.h的offsetof而不是滚动自己的可移植性

Question

这是一个挑剔的细节问题，有三个部分。上下文是我希望说服一些人无条件地使用<stddef.h> offsetof的定义而不是（在某些情况下）滚动自己的定义是安全的。有问题的程序完全用普通的旧C编写，所以在回答时请完全忽略C ++ 。

第1部分：当以与标准offsetof相同的方式使用时，此宏的扩展是否会引发每个C89的未定义行为，为什么或为什么不行，并且它在C99中是不同的？

#define offset_of(tp, member) (((char*) &((tp*)0)->member) - (char*)0)

注意：人们感兴趣的所有实现都取代了标准的规则，指针只有在指向同一个数组时才能相互减去，通过定义所有指针，无论类型或值，指向进入一个全球地址空间。因此，当不依赖于该规则时，我认为此宏的扩展会引发未定义的行为。

第2部分：据你所知，有没有一个已发布的生产C实现，当用上面的宏扩展时，（在某些情况下）会表现出与它{{{已经使用了1}}宏？

第3部分：据您所知，最近发布的生产C实现是什么，它没有提供offsetof，或者没有在该标题中提供stddef.h的工作定义？该实现是否声称符合任何版本的C标准？

对于第2部分和第3部分，请仅在您可以命名特定实施并给出发布日期时回答。说明可能符合条件的实现的一般特征的答案对我没用。

Answer 1

无法编写可移植的offsetof宏。您必须使用stddef.h提供的那个。

关于您的具体问题：

1. 宏调用未定义的行为。除非它们指向同一个数组，否则不能减去指针。
2. 实际行为的最大区别在于宏不是整型常量表达式，因此它不能安全地用于静态初始化器，位域宽度等。另外，严格的边界检查 - C类实现可能会完全破坏它。
3. 从来没有任何C标准缺少stddef.h和offsetof。前ANSI编译器可能缺乏它，但它们有更多的基本问题使它们无法用于现代代码（例如缺少void *和const）。

此外，即使某些理论编译器确实缺少stddef.h，您也可以只提供替换，就像人们放入stdint.h以便与MSVC一起使用...

Answer 2

Answer 3

（1）在进行减法之前，未定义的行为已存在。

1. 首先，(tp*)0不是您认为的那样。它是 null 指针，这样的野兽不一定用全零表示 位模式。
2. 然后，成员运算符->不仅仅是偏移量加法。在具有分段内存的CPU上，这可能是一个更复杂的操作。
3. 如果表达式为，则使用&操作的地址为UB 不是有效的对象。

（2）对于第2点，当然还有使用分段存储器的野外（嵌入式东西）。对于3.，R对整数常量表达式的要点有另一个缺点：如果代码被严格优化，&操作可能在运行时完成并发出错误信号。

（3）从未听说过这样的事情，但这可能不足以让你的同事们得到安慰。

Answer 4

我相信几乎每个优化编译器都会在多个时间点打破该宏。你的同事显然很幸运，不会被它击中。

一些初级编译工程师会决定，因为零页面永远不会映射到他们选择的平台上，所以当任何人用指向该页面的指针做任何事情时，这是未定义的行为，他们可以安全地优化掉整个表达式。那时候，每个人的自制软件都会破坏，直到有足够多的人对它进行尖叫，我们这些足够聪明的人不会对我们的业务感到高兴。

我不知道这是当前发布版本中的行为的任何编译器，但我想我已经看到它在某些时候发生在我曾经使用的每个编译器上。