C++模板内的编译时偏移量

C++ Compile-Time offsetof inside a template

本文关键字：编译 偏移量 C++      更新时间：2023-10-16

我需要使用带有成员选择器的template中的offsetof。我想出了一个办法，如果你能原谅尴尬的语法：

template <typename T,
          typename R,
          R T::*M
         >
constexpr std::size_t offset_of()
{
    return reinterpret_cast<std::size_t>(&(((T*)0)->*M));
};

用法并不完美（充其量很烦人）：

struct S
{
    int x;
    int y;
};
static_assert(offset_of<S, int, &S::x>() == 0, "");
static_assert(offset_of<S, int, &S::y>() == sizeof(int), "");

非constexpr形式更易于使用：

template <typename T, typename R>
std::size_t offset_of(R T::*M)
{
    return reinterpret_cast<std::size_t>(&(((T*)0)->*M));
};

明显的缺点是它不是在编译时完成的（但更易于使用）：

int main()
{
    std::cout << offset_of(&S::x) << std::endl;
    std::cout << offset_of(&S::y) << std::endl;
}

我正在寻找的是像非constexpr变体这样的语法，但仍然是完全编译时的;但是，我无法想出它的语法。我也会对offset_of<&S::x>::value感到满意（就像其他类型特征一样），但无法弄清楚它的语法魔力。

以下内容应该有效（学分归于这个想法的这个问题的答案）：

#include <cstddef>
template <typename T, typename M> M get_member_type(M T::*);
template <typename T, typename M> T get_class_type(M T::*);
template <typename T,
          typename R,
          R T::*M
         >
constexpr std::size_t offset_of()
{
    return reinterpret_cast<std::size_t>(&(((T*)0)->*M));
}
#define OFFSET_OF(m) offset_of<decltype(get_class_type(m)), 
                     decltype(get_member_type(m)), m>()
struct S
{
    int x;
    int y;
};
static_assert(OFFSET_OF(&S::x) == 0, "");

请注意，在 gcc 中，offsetof宏扩展为可以在编译时使用的内置扩展（见下文）。此外，您的代码调用 UB，它取消引用空指针，因此即使它在实践中可能有效，也无法保证。

#define offsetof(TYPE, MEMBER) __builtin_offsetof (TYPE, MEMBER)

正如 Luc Danton 所指出的，常量表达式不能涉及 C++11 标准的reinterpret_cast，尽管目前 gcc 接受代码（请参阅此处的错误报告）。另外，我发现了缺陷报告 1384谈论使规则不那么严格，因此将来可能会改变。

相关文章：