在没有警告的情况下取消初始化结构[关闭]

Question

有这个：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stddef.h>

typedef struct {
   int a, b;
} str_t;

int main (void) {

   str_t *abc = (str_t*)((((str_t*)0)->a)-offsetof(str_t,a));

   return 0;
}

我已尝试做与此宏相同的操作：

#define container_of(ptr, type, member) ({                      \
        const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr);    \
        (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );}) 

编译器没有给出任何具体的错误，但结果程序崩溃了。为什么宏也不崩溃？

Answer 1

你真正的问题是关于两者之间的区别

typeof( ((struct Foo*)0)->a )    // Relevant code from the macro.

和

int i = ((struct Foo*)0)->a;     // Relevant code from your program.

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让我们从使用有效指针p 而不是0 开始，然后问自己以下两个sn-ps 做了什么：

struct Foo s = { 0 };
struct Foo *p = &s;

typeof( p->a )

和

int i = p->a;

在第一种情况下，我们试图获取结构成员的类型。 p 的值无关紧要；编译器只需要它的类型。事实上，结果是在编译过程中计算出来的，在p 被分配或赋值之前。

在第二种情况下，我们正在尝试读取内存。将在相对于p 中的指针的某个位置找到此内存。 p 的不同值将导致读取不同的内存位置。

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那么当我们使用0 而不是有效指针时会发生什么？

在第一种情况下，我们从来没有一个有效的指针。因为typeof 在编译期间被评估，所以当typeof 被评估时指针甚至不存在。所以这意味着以下在概念上可以正常工作：

typeof( ((struct Foo*)0)->a )

这将我们带到第二种情况。

int i = ((struct Foo*)0)->a;

0 在使用指针时表示NULL，并且可能根本不为零。

这会尝试在NULL 之后读取一些字节数的内存。但是NULL 不是地址；这是缺乏的。从相对于NULL 的地址读取内存的概念是有缺陷的，毫无意义。由于这个概念没有意义，它不可能正常工作。

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标准对typeof( ((struct Foo*)0)->a ) 有何规定？

我不知道。

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标准对int i = ((struct Foo*)0)->a; 有何规定？

C 语言没有定义在这种情况下会发生什么。我们称之为未定义的行为。编译器在遇到它时可以随意做任何事情。通常，它会导致保护故障（在 unix 系统上会导致 SIGSEGV 信号）。

$ gcc -Wall -Wextra -pedantic a.c -o a     # OP's program
a.c: In function ‘main’:
a.c:11:11: warning: unused variable ‘abc’ [-Wunused-variable]
    str_t *abc = (str_t*)((((str_t*)0)->a)-offsetof(str_t,a));
           ^~~

$ ./a
Segmentation fault (core dumped)