从类型与偏移量获取成员指针：offsetof的逆实现可行吗？

已知offsetof(type, member)可返回type类型内存起始位置到member成员的字节偏移量，但C++标准并未提供对应的逆操作——即从类型与偏移量得到成员指针的memberof(type, offset)。以下是满足不滥用语言特性、跨平台、支持constexpr要求的实现方案：

核心原理 #

对于类的非虚成员，成员指针（如var_type_t my_type_t::*）在主流编译器的底层实现中，直接存储成员的字节偏移量（虽未被C标准强制规定，但该实现符合标准对成员指针的操作语义，跨平台兼容性良好）。我们可通过合法的类型转换，将偏移量转换为对应的成员指针，同时利用C17及以后的constexpr特性实现编译期计算。

实现代码 #

#include <cstddef>

template <typename Class, typename Member>
constexpr Member Class::* memberof(size_t offset) noexcept {
    // C++17允许constexpr环境下，将整数转换为标准布局类型的非虚成员指针
    return reinterpret_cast<Member Class::*>(offset);
}

使用示例 #

结合你给出的结构体：

struct my_type_t {
    var_type_t m_var;
};

// 通过offsetof获取成员偏移量
constexpr size_t offset = offsetof(my_type_t, m_var);

// 使用memberof转换为成员指针
constexpr var_type_t my_type_t::* ptr_to_var_member = memberof<my_type_t, var_type_t>(offset);

关键注意事项 #

• 仅支持非虚成员：虚成员的指针底层包含虚表相关信息，无法通过单纯偏移量转换得到，此方法不适用。
• 标准布局类型要求：确保Class是标准布局类型，这样成员偏移计算与指针转换的语义完全符合标准，跨平台兼容性更可靠。
• 偏移量有效性：传入的偏移量必须是Class中某个Member类型成员的合法偏移，否则行为未定义。
• C++版本限制：constexpr特性需要C++17及以上版本支持；若使用更早版本，可移除constexpr关键字，仍能保证运行期的正确性。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者gg99