如果数组大小发生变化，为什么 C 结构中字符数组的偏移量会有所不同，以及这里定义的宏如何计算偏移量？

问题描述

我定义了一个宏，用于计算结构到任何结构字段的偏移量。 代码如下：

#define offset(struct_name,fld_name) \
(unsigned int)&(((struct_name *)0)->fld_name)

typedef struct emp_{
   char name[20];
   unsigned int salary;
   char designation[30];
   unsigned int emp_id;
} emp_t;

int main(int argc,char **argv){
    unsigned int offsetValue;
    offsetValue=offset(emp_t,salary);
    printf("field = %s\n","salary");
    printf("offset = %d\n",offsetValue);
    return 0;
}

如果我编译并运行代码，字段“salary”的偏移量是 20，它应该是 20。 但是，如果我将结构字段 char name[20]; 更改为 char name[30];，“salary”的偏移量更改为 32，但它应该是 30。如果我进一步将结构字段更改为 char name[1];，“salary”的偏移量更改为 4 但应该是 1。为什么会发生这些偏移值差异？

问题的第二部分是 #define offset 宏究竟是如何计算偏移量的？ &(((struct_name *)0)->fld_name) 实际上在做什么？外面的 & 表示地址，但剩下的 (((struct_name *)0)->fld_name) 究竟是什么意思？

解决方法

对系统中大小为 4 个字节的 unsigned int 类型的对象使用对齐方式。 30 不能被 4 整除。所以两个字节被附加到字符数组中。

考虑以下演示程序。

#include <stdio.h>

int main(void) 
{
    printf( "sizeof( struct A ) = %zu\n",sizeof( struct A { char c; int x; } ) );
    printf( "sizeof( struct B ) = %zu\n",sizeof( struct B { char c; double d; } ) );

    return 0;
}

它的输出是

sizeof( struct A ) = 8
sizeof( struct B ) = 16

类型 int 的大小等于 4，类型 double 等于 8。因此，结构 A 类型的对象应通过可被 4 整除的边界对齐，而结构 B 的对象应通过可被 8 整除的边界对齐。

例如，您可以使用编译器指令打包结构。但在这种情况下，访问此类结构的数据成员将是低效的。