为什么在指针算术之前要强制转换为 (char *)？（container_of() 内部）答案

【问题标题】：Why is there a cast to (char *) before pointer arithmetic? (container_of() internals)为什么在指针算术之前要强制转换为 (char *)？（container_of() 内部）
【发布时间】：2016-02-04 23:36:43
【问题描述】：

宏定义为

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

我查看了此处的一些其他问题以及互联网上的其他一些资源，我很确定我了解此宏的工作原理。

我认为它的作用：在第一行中，它创建了一个新指针，其类型为指向成员类型的指针，并将给定指针的值分配给该指针。然后在第二行中，它使用 offsetof 来查找结构或联合的开头地址。

我的问题是为什么这条线 const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr); 在这里。似乎设置了正确的指针类型，然后在下一行立即转换为char *。

所以我的问题是为什么__mptr 必须转换为不同类型的指针？为什么不能将其保留为我刚刚将其设置为的任何类型，然后从该指针中减去偏移量，因为无论如何我在减法之后再次对其进行转换。此外，虽然我（认为）我理解第一行在做什么，但我不明白为什么它甚至是必要的。

为什么这样做比这样好：

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

或者这个

 #define container_of(ptr, type, member) ({                      \
             (type *)( (char *)ptr - offsetof(type,member) );})

【问题讨论】：

如果你不强制转换为char*，那么指针算法对于任何大小不是sizeof(char)的类型都会产生不同的结果。
@paddy：严格来说，即使大小相同，使用不同的类型也会违反严格的别名规则，因此会调用 UB。
@Olaf，哈哈，但这就像超速，对吧？从技术上讲是违法的，但如果你真的以公布的速度行驶，那就太奇怪了。
@paddy 所以我们将它转换为 char* 因为 char 的大小为 1 字节？因为不是每个指针都有大小？
这与指针的大小无关。它大约是它指向的类型的大小。阅读 C 中指针算法的工作原理。此外，@Olaf 对严格别名有一个很好的观点。但是，如果您对指针算法感到困惑，那么也许在处理严格别名之前了解一下。

标签： c pointers casting linux-kernel macros

【解决方案1】：

因为减法会错误地将偏移量乘以 ptr 的大小。

也就是说，没有它，你会得到以下结果：

(type *)( (char *)__mptr - sizeof *__mptr * offsetof(type,member) );})

【讨论】：

啊，好吧，为什么你不能只使用 ptr 并将其转换为 char* 呢？
一个可以，所以很难说为什么__mptr被搅动了。它可能会在参数类型奇怪时消除警告，或者它可能与优化器和别名检测交互-基于上面讨论的优化。也许它解决了一个错误。