offsetof宏的实现

题目：写一个宏，计算结构体中某变量相对于首地址的偏移，并给出说明
注：这个题目主要是在考察offsetof宏的实现

1.offsetof函数的定义

#include <stddef.h>  
size_t offsetof(type, member);

但请注意，实际上offsetof是一个宏，而不是一个函数
它接受两个参数：一个结构体类型和一个该类型中的成员名称，并返回该成员在结构体中的字节偏移量
使用举例：

#include <stddef.h>
#include<stdio.h>
struct S 
{double a;int b;char c;
};int main()
{printf("S 结构中的 a 偏移 = %d 字节。\n", (int)offsetof(struct S,a));//0printf("S 结构中的 b 偏移 = %d 字节。\n", (int)offsetof(struct S,b));//8printf("S 结构中的 c 偏移 = %d 字节。\n", (int)offsetof(struct S,c));//12
}

2.offsetof的模拟实现

我们假设结构体起始地址是0，则其成员的地址取出来再强制类型转换为int便可以表示结构体中某个成员相对于起始位置的偏移量

StructType是结构体类型名，MemberName是成员名。具体操作方法是：

1. 先将0转换为一个结构体类型的指针，相当于某个结构体的首地址是0。此时，每一个成员的偏移量就成了相对0的偏移量，这样就不需要减去首地址了。这只是一个计算技巧，我们并没有真正去访问地址0的内存(否则会导致程序崩溃)
2. 对该指针用->访问其成员，并取出地址，由于结构体起始地址为0，此时成员偏移量直接相当于对0的偏移量，所以得到的值直接就是对首地址的偏移量
3. 取出该成员的地址，强转成size_t并打印，就求出了这个偏移量

#define OFFSETOF(StructType, MemberName) (size_t)&(((StructType *)0)->MemberName)// (StructType *)0  *用于将数字0强制转换成一个指向StructType结构体类型的指针
struct StructType
{int a;char c;double d;
};
int main()
{printf("%d\n", OFFSETOF(struct StructType, a));printf("%d\n", OFFSETOF(struct StructType, c));printf("%d\n", OFFSETOF(struct StructType, d));return 0;
}

注意：这里有一个关键点在于，C编译器在编译时就知道结构体内每个成员的精确偏移量，而OFFSEROF宏只是利用编译器的这个知识来获取偏移量数值，并不真正访问内存
这个过程不会影响真实内存
因为这个过程完全发生再编译阶段，而不是运行时：
4. 编译器在编译时就知道结构体的内存布局
5. 当看到这个表达式时，编译器直接计算偏移量数值
6. 最终生成的代码中不包含任何实际访问地址0的操作
7. 结果是一个编译时常量，直接嵌入到最终的可执行文件中

类比理解，可以把其想象成：
8. 你有一张建筑蓝图(结构体定义)
9. 你想知道某个房间距离大楼入口有多远(成员偏移量)
10. 你说：“假设大楼入口在坐标0点，那么房间的坐标就是它距离入口的偏移量”
11. 你不需要真正建造这栋大楼就能计算出这个距离