Podając wskaźnik do elementu a wewnątrz struktury, napisz procedurę, która zwraca wskaźnik do struct

Question

Oto pytanie do wywiadu, które zobaczyłem na jakimś forum. Próbowałem dowiedzieć się, jak to działa, ale nie całkiem rozumiem. Czy ktoś mógłby wyjaśnić, jak to działa?

P: Biorąc wskaźnik do elementu a w strukturze, napisz procedurę, która zwraca wskaźnik do struktury.

struct s 
{ 
    ... 
    int a; 
    … 
}; 

struct s *get_s_ptr(int *a_ptr) 
{ 
    // implement this. 
} 

Odpowiedź brzmi:

struct s* get_s_ptr(int *a_ptr) 
{ 
    return (struct s*)((char*)a_ptr - (int)&((struct s*)0)->a); 
} 

Answer 1

Jak to działa?

Podstawowym równanie tutaj (wszystkie działania arytmetyczne w bajtach) jest

address of struct member s->a == s + byte offset of a 

Biorąc pod uwagę rodzaj s pojedynczy kompilator, a pojedynczy komputer docelowy, że określona offset bajtowy a — jest to to samo dla każdej struktury typu s.

Masz lewą stronę, a Twój ankieter poprosił Cię o odzyskanie s. Możesz to zrobić, otrzymując nowe równanie; odjąć offset bajtowy z obu stron:

address of struct member s->a - byte offset of a == s 

W problemu, jesteś daną adres s->a, ale trzeba dowiedzieć się bajt offset. Aby to zrobić, należy użyć oryginalnego równania ponownie z s zestaw do zera:

address of struct member s->a where s is zero == zero + byte offset of a 
               == byte offset of a 

boczna lewa w C zbudowany jest następująco

struct pointer s where s is zero       (struct s *)0 
struct member s->a where s is zero       ((struct s*)0)->a 
address of s->a where s is zero        &((struct s*)0)->a 

czynności końcowych:

1. Aby uczynić arytmetyczną legalną C, offset bajtowy jest rzutowany na liczbę całkowitą.
2. Aby się upewnić, że odejmowanie odbywa się w jednostkach bajtów, a_ptr jest rzutowane na char *.
3. Aby dać wynik odpowiedniego typu, różnica jest rzutowana na struct s *.

---

Uzupełnienie: Jak Eli Bendersky zwraca uwagę, należy starać się unikać sytuacji, w których ten kod byłyby konieczne. Zawsze jest lepszy sposób.

Answer 2

Można użyć offsetof makro.

struct s* get_s_ptr(int *a_ptr) 
{ 
    return (struct s*)((char*)a_ptr - offsetof(struct s,a)); 
} 

Jestem spóźniony. moje połączenie internetowe jest wolne.

Answer 3

Odpowiedź brzmi: tak nie jest. To nie działa, nawet jeśli może się wydawać, że "działa" na pierwszy rzut oka. "Odpowiedź" sprawia, że ​​próbujesz wyłuskać wskaźnik zerowy, co prowadzi do niezdefiniowanego zachowania. Tak więc, jeśli twój pomysł "pracy" nie obejmuje niezdefiniowanego zachowania, ta odpowiedź nie działa.

Istnieje więcej problemów z tym rozwiązaniem, poza próbą wyłączenia wskaźnika zerowego (chociaż samo to wystarczy, aby wyrzucić tę "odpowiedź" do kosza na śmieci). Innym problemem jest to, że wynik (struct s*) 0 jest zerowym wskaźnikiem typu struct s *. Język nie gwarantuje rzeczywistej wartości fizycznej wskaźnika pustego. Jeśli z łatwością mógłby być czymś w rodzaju 0xBAADFOOD, co natychmiast zepsułoby zamierzoną funkcjonalność "odpowiedzi".

Właściwa realizacja domniemanych techniki wiązałoby średnia offsetof makro (już sugerowane w odpowiedzi Nyan, ale ja to powtórzyć jeszcze raz)

struct s* get_s_ptr(int *a_ptr) 
{ 
    return (struct s*) ((char *) a_ptr - offsetof(struct s, a)); 
} 

Answer 4

że to byłoby pomocne,

/* offsetof example */ 
#include <stdio.h> 
#include <stddef.h> 

struct mystruct { 
    char singlechar; 
    char arraymember[10]; 
    char anotherchar; 
}; 

int main() 
{ 
    printf ("offsetof(mystruct,singlechar) is %d\n",offsetof(mystruct,singlechar)); 
    printf ("offsetof(mystruct,arraymember) is %d\n",offsetof(mystruct,arraymember)); 
    printf ("offsetof(mystruct,anotherchar) is %d\n",offsetof(mystruct,anotherchar)); 

    return 0; 
} 

wyjściowa:

offsetof(mystruct,singlechar) is 0 
offsetof(mystruct,arraymember) is 1 
offsetof(mystruct,anotherchar) is 11 

Więc w twoim przypadku,

return (struct s*) ((char *) a_ptr - offsetof(struct s, a)); 

• cast aptr char *
• odjąć offset a wrt do struct s
• oddanych struct s*
• zamian resultant ptr