c语言——结构体偏移

c语言——结构体偏移

学习结构体偏移前，我们先复习一下c语言的数据类型、结构体对齐。

整数类型

下表列出了关于标准整数类型的存储大小和值范围的细节：

类型	存储大小	值范围
char	1 字节	-128 到 127 或 0 到 255
unsigned char	1 字节	0 到 255
signed char	1 字节	-128 到 127
int	2 或 4 字节	-32,768 到 32,767 或 -2,147,483,648 到 2,147,483,647
unsigned int	2 或 4 字节	0 到 65,535 或 0 到 4,294,967,295
short	2 字节	-32,768 到 32,767
unsigned short	2 字节	0 到 65,535
long	4 字节	-2,147,483,648 到 2,147,483,647
unsigned long	4 字节	0 到 4,294,967,295

注意，各种类型的存储大小与系统位数有关，但目前通用的以64位系统为主。
以下列出了32位系统与64位系统的存储大小的差别（windows 相同）：

为了得到某个类型或某个变量在特定平台上的准确大小，您可以使用 sizeof 运算符。表达式 sizeof(type) 得到对象或类型的存储字节大小。

浮点类型

下表列出了关于标准浮点类型的存储大小、值范围和精度的细节：

类型	存储大小	值范围	精度
float	4 字节	1.2E-38 到 3.4E+38	6 位小数
double	8 字节	2.3E-308 到 1.7E+308	15 位小数
long double	16 字节	3.4E-4932 到 1.1E+4932	19 位小数

结构体对齐

结构体计算要遵循字节对齐原则。

结构体默认的字节对齐一般满足三个准则：

• 结构体变量的首地址能够被其最宽基本类型成员的大小所整除；
• 结构体每个成员相对于结构体首地址的偏移量（offset）都是成员大小的整数倍，如有需要编译器会在成员之间加上填充字节（internal adding）；
• 结构体的总大小为结构体最宽基本类型成员大小的整数倍，如有需要编译器会在最末一个成员之后加上填充字节（trailing padding）

结构体大小的计算

例子

#include 
#include 


struct address {
   char name[50];
   char street[50];
   int phone;
};

int main()
{
   printf("address 结构中的 name 偏移 = %d 字节。\n",
   offsetof(struct address, name));

   printf("address 结构中的 street 偏移 = %d 字节。\n",
   offsetof(struct address, street));

   printf("address 结构中的 phone 偏移 = %d 字节。\n",
   offsetof(struct address, phone));

   return(0);
}

运行

address 结构中的 name 偏移 = 0 字节。
address 结构中的 street 偏移 = 50 字节。
address 结构中的 phone 偏移 = 100 字节。

结构体成员偏移量

test01

struct A
{
	char a1; //0
	int a2; //4-7
};

void test01()
{

	struct A a = { 'b', 20 };
	printf("A.a2:%d\n", *(int *)((char *)&a + offsetof(struct A, a2)));
	printf("A.a2:%d\n",   *((int *)&a + 1)   );

}

运行

A.a2:20
A.a2:20

test02

struct B
{
	char a;
	int b;
	struct C c;
};

void test02()
{
	struct B b = { 'a', 20, 30, 3.14 };

	int off1 = offsetof(struct B, c);
	int off2 = offsetof(struct C, b);

	printf("off1=%d\n", off1);
	printf("off2=%d\n", off2);

	printf("%f\n", *(double *)(((char *)&b + off1) + off2));
	printf("%d\n", &(b.c.b));
	printf("%f\n", ((struct C *)((char *)&b + off1))->b );
}

运行

off1=8
off2=8
3.140000
11533292
3.140000

test03

struct Student{
	int a; //0-3
	char b; //4-7
	double c; //8-15
	float d;//16-19
};

void test03()
{
	printf("%d\n", sizeof(struct Student));
}

运行

24

因为结构体对齐，所以8 * 3 = 24。

参考资料

C 库宏-offsetof()
C 标准库-
C 数据类型