如何通过偏移量获取/设置结构成员

Question

忽略填充/对齐问题并给出以下结构，在不使用成员名称的情况下获取和设置 member_b 值的最佳方法是什么。

struct mystruct {
    int member_a;
    int member_b;
}
struct mystruct *s = malloc(sizeof(struct mystruct));

换一种说法；您将如何用指针/偏移量表达以下内容：

s->member_b = 3;
printf("%i",s->member_b);

我的猜测是

• 通过查找 member_a (int) 的大小来计算偏移量
• 将结构转换为单字指针类型 (char?)
• 创建一个int 指针并设置地址（到*charpointer + offset?）
• 使用我的int 指针来设置内存内容

但我对转换为 char 类型感到有些困惑，或者像 memset 这样的东西是否更合适，或者我通常完全错误。

为任何帮助干杯

Answer 1

您概述的方法大致正确，但您应该使用offsetof 而不是尝试自己计算偏移量。我不知道你为什么提到memset——它将一个块的内容设置为一个指定的值，这似乎与手头的问题完全无关。

这里有一些代码来演示它是如何工作的：

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

typedef struct x {
    int member_a;
    int member_b;
} x;

int main() { 
    x *s = malloc(sizeof(x));
    char *base;
    size_t offset;
    int *b;

    // initialize both members to known values
    s->member_a = 1;
    s->member_b = 2;

    // get base address
    base = (char *)s;

    // and the offset to member_b
    offset = offsetof(x, member_b);

    // Compute address of member_b
    b = (int *)(base+offset);

    // write to member_b via our pointer
    *b = 10;

    // print out via name, to show it was changed to new value.
    printf("%d\n", s->member_b);
    return 0;
}

Answer 2

在此特定示例中，您可以通过*((int *) ((char *) s + sizeof(int))) 对其进行寻址。我不知道你为什么要这样，所以我假设是教学目的，因此解释如下。

这段代码翻译为：获取从地址s开始的内存，并将其视为指向char的内存。向该地址添加sizeof(int) char-chunks - 您将获得一个新地址。取地址由此创建的值并将其视为int。

请注意，写入*(s + sizeof(int)) 将给出s 加上sizeof(int) sizeof(mystruct) 块的地址

编辑：根据安德烈的评论，使用offsetof：

*((int *) ((byte *) s + offsetof(struct mystruct, member_b)))

编辑2：我将所有bytes 替换为chars，因为sizeof(char) 保证为1。

Answer 3

如你所说，忽略填充和对齐...

如果您指向的元素完全属于单一类型，如您的示例所示，您可以将结构转换为所需类型并将其视为数组：

printf("%i", ((int *)(&s))[1]);

Answer 4

完整的技术：

1. 使用 offsetof 获取偏移量：

   b_offset = offsetof(struct mystruct, member_b);

2. 以 char * 指针的形式获取结构的地址。

   char *sc = (char *)s;

3. 将偏移量添加到结构地址，将值转换为指向适当类型的指针并取消引用：

   *(int *)(sc + b_offset)

Answer 5

从您的 cmets 看来，您真正在做的是将一堆不同的数据类型打包和解包到单个内存块中。虽然您可以通过直接指针转换来避免这样做，正如大多数其他答案所建议的那样：

void set_int(void *block, size_t offset, int val)
{
    char *p = block;

    *(int *)(p + offset) = val;
}

int get_int(void *block, size_t offset)
{
    char *p = block;

    return *(int *)(p + offset);
}

问题在于这是不可移植的。没有通用的方法来确保类型以正确的对齐方式存储在您的块中，并且某些架构根本无法对未对齐的地址进行加载或存储。在块的布局由声明的结构定义的特殊情况下，这是可以的，因为结构布局将包含必要的填充以确保正确对齐。但是，由于您无法通过名称访问成员，因此听起来这实际上并不是您在做的事情。

要便携地执行此操作，您需要使用memcpy：

void set_int(void *block, size_t offset, int val)
{
    char *p = block;

    memcpy(p + offset, &val, sizeof val);
}

int get_int(void *block, size_t offset)
{
    char *p = block;
    int val;

    memcpy(&val, p + offset, sizeof val);
    return val;
}

（其他类型类似）。

Answer 6

可以根据结构体和NULL作为引用指针计算偏移量 例如“&(((type *)0)->field)”

例子：

struct my_struct {
    int x;
    int y;
    int *m;
    int *h;
};
int main()
{
    printf("offset %d\n", (int) &((((struct my_struct*)0)->h)));
    return 0;
}