有没有办法在编译时确定成员偏移量？

Question

我发现我在调试时花费了大量时间来尝试确定结构的成员偏移量。我想知道是否有一种快速方法可以在编译时确定大型结构中成员的偏移量。 （注意：我知道几种创建偏移量在给定范围内的编译时断言的方法，我可以对正确的值进行二进制搜索，但我正在寻找更有效的方法）。我正在使用 gcc 的最新版本来编译 C 代码。

Answer 1

offsetof 是你想要的，它编译时间。 C99 draft standard 部分 7.17 通用定义 段落 3 说：

offsetof(type, member-designator)

扩展为具有 size_t 类型的整数常量表达式，其值 这是以字节为单位的偏移量 [...]

上面链接的手册页有以下示例代码，演示了它的用法：

struct s {
    int i;
    char c;
    double d;
    char a[];
};

/* Output is compiler dependent */

printf("offsets: i=%ld; c=%ld; d=%ld a=%ld\n",
        (long) offsetof(struct s, i),
        (long) offsetof(struct s, c),
        (long) offsetof(struct s, d),
        (long) offsetof(struct s, a));
printf("sizeof(struct s)=%ld\n", (long) sizeof(struct s));

样本输出，可能会有所不同：

 offsets: i=0; c=4; d=8 a=16
 sizeof(struct s)=16

供参考常量表达式在6.6部分中介绍常量表达式和段落2说：

可以在翻译期间而不是运行时计算常量表达式，并且 因此，可以在常数可能存在的任何地方使用。

更新

经过OP的澄清，我想出了一个使用-O0 -fverbose-asm -S和grep的新方法，代码如下：

#include <stddef.h>

struct s {
        int i;
        char c;
        double d;
        char a[];
    };

int main()
{
    int offsetArray[4] = { offsetof(struct s, i ), offsetof( struct s, c ), offsetof(struct s, d ), offsetof(struct s, a )  } ;

    return 0 ;
}

构建使用：

gcc -x c -std=c99 -O0 -fverbose-asm  -S main.cpp && cat main.s | grep offsetArray

样本输出（live example）：

movl    $0, -16(%rbp)   #, offsetArray
movl    $4, -12(%rbp)   #, offsetArray
movl    $8, -8(%rbp)    #, offsetArray
movl    $16, -4(%rbp)   #, offsetArray

Answer 2

好的，在这里回答我自己的问题：注意：我希望在编译时确定偏移量，也就是说，我不想运行代码（我也可以只编译我需要的文件，而不是整个系统）：有兴趣的可以剪切和粘贴以下内容：

#include <stddef.h>

#define offsetof_ct(structname, membername) \
void ___offset_##membername ## ___(void) { \
        volatile char dummy[10000 + offsetof(structname, membername) ]; \
        dummy[0]=dummy[0]; \
}

struct x {
        int a[100];
        int b[20];
        int c[30];
};

offsetof_ct(struct x,a);
offsetof_ct(struct x,b);
offsetof_ct(struct x,c);

然后运行：

~/tmp> gcc tst.c -Wframe-larger-than=1000
tst.c: In function ‘___offset_a___’:
tst.c:16:1: warning: the frame size of 10000 bytes is larger than 1000 bytes
tst.c: In function ‘___offset_b___’:
tst.c:17:1: warning: the frame size of 10400 bytes is larger than 1000 bytes
tst.c: In function ‘___offset_c___’:
tst.c:18:1: warning: the frame size of 10480 bytes is larger than 1000 bytes
/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.5.1/../../../../lib64/crt1.o: In function `_start':
(.text+0x20): undefined reference to `main'
collect2: ld returned 1 exit status

然后我减去 10000 得到偏移量。注意：我尝试在文件中添加#pragma GCC diagnostic warning "-Wframe-larger-than=1000"，但它不喜欢它，所以必须在命令行中指定它。

约翰

Answer 3

应该这样做：

#define OFFSETOF(T, m) \
  (size_t) (((char *) &(((T*) NULL)->m)) - ((char *) ((T*) NULL)))

这样称呼它：

size_t off = OFFSETOF(struct s, c);