《C标准库》——之<stddef.h>

<stddef.h>，顾名思义，就是标准定义。C语言里这个标准库里定义了一些类型，和宏定义。

<stddef.h>的内容：

类型：

ptrdiff_t : 是两个指针相减的结果的无符号整数类型。
size_t    : 是sizeof操作符的结构的无符号类型。
wchar_t   : 是一个整数类型，它范围内的值可以表示最大扩展字符集中所有成员的不同编码值。

宏：

NULL     : 展开为实现定义的空指针常量。
offsetof : offsetof(type, member-designator);展开为衣蛾size_t的整值常量表达式，它的值是从结构的起始位置(由type指定) 到结构成员(member-designator)的偏移量，以字节为单位，member-dedignator应该满足：
static type t;  然后表达式&(t.member-designator)就会计算一个地址常量(如果指定的成员是一个位域，则这种行为未定义)。

实现：

在看<stddef.h>的实现之前，需要知道一个内置头文件<yvals.h>，它里面定义了很多头文件中所需要的宏、其他量。

<yvals.h> : 
typedef int _Ptrdifft;
typedef unsigned int    _Size_t;
typedef unsigned short  _Wchar_t;
#define _NULL (void*)0

这些定义在很多实现上都可以工作。然而，某些实现可能要求对他们中的一个或者多个进行修改，这就是对他们进行参数化的原因。

/* stddef.h standard header */
#ifndef _STDDEF
#define _STDDEF
#ifndef _YVALS
#include <yvals.h>
#endif

/* macros */
#define NULL _NULL 
#define offsetof(T, member) ((_Size_t)&((T*)0)->member)

/* type definitions*/
#ifndef _SIZET
#define _SIZET
typedef _Size_t   size_t;
#endif
#ifndef _WCHART
#define _WCHART
typedef _Wchar_t  wchar_t;
#endif
typedef _Ptrdifft ptrdiff_t;
#endif

类型定义和NULL宏定义就没啥可说的，要么是预处理器干的事，要么就是类型别名，重点在offsetof实现。

#define offsetof(T, member) ((_Size_t)&((T*)0)->member)

T是一个结构体，member是T结构体中某一个成员，那么它是如何取到member在T中的偏移量呢？是这样的：

首先，将0这个int类型常量强制解释为一个地址值，这个地址的类型为T*，因此我们也就获取到T结构体的基址，然后再指向这个结构体成员的member成员，，我们就获取到了T结构体中member成员变量，然后&取到member的地址，当然，member的地址是相对于(T*)0的，就是相对于它所在结构体的基址的，因为这个基址的值为0，所以我们&运算符取到的member相对于(T*)0的地址就是T结构体中member的地址偏移量，我们可以想象到的，这个偏移量应该是个大于零的整数，所以我们就把这个偏移量显示类型转换为_Size_t，也就是unsigned int了。

题外话：

与offsetof想对应的，在Linux内核代码中，也有个宏定义，它的作用是根据结构体中某个成员的地址来获取指向该结构体的指针：

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

ptr是一个指向结构体成员的指针，typeof是GNU C对标准C的扩展，它的作用是根据变量获取变量的类型。type 是结构体名，member是该结构体的成员。

运作原理：

首先：typeof((type*)0->member) 将0解释为一个地址，类型为(type*)，然后获得type结构体中的member成员，然后获取到成员变量的类型。它是基于0地址的。

然后：定义了一个临时的指向member的指针_mptr并且让它指向ptr所指向的地址。

接着：将_mptr转换为char类型指针，保证指针相减时是以一个字节为单位进行相减的。然后这里用了offsetof，它的值是member成员相对于type结构体的偏移量。然后指针就移动到了type的起始地址0，也就是这个结构体的类型指针了。然后将它显示转换为(type*)，这样ptr中储存的就是type结构体类型的指针了。