如何为结构体中的指定字段使用通用比较函数？

假设有如下结构体：

struct Person
{
   int age;
   int weight;
   int height;
};

我希望实现一个通用比较函数，接收两个Person结构体实例，根据指定字段进行比较。设想的比较函数如下：

int compare(void *first_data, void *second_data, void *param)
{
    if (first_data->param > second_data->param)
    {
        return -1;
    }
    
    if (first_data->param < second_data->param)
    {
        return 1;
    }
    
    return 0;
}

其中void *first_data和void *second_data分别代表两个Person实例，void *param用于指定比较的字段。目前不清楚如何利用void *param实现该功能，比如如何按weight字段比较两个实例？

核心思路是利用结构体字段的偏移量指定要比较的字段，C语言中可通过offsetof宏获取结构体成员相对于结构体起始地址的偏移字节数，以此实现通用比较。

1. 修正比较函数实现 #

将param作为字段偏移量使用，通过指针计算定位到目标字段并取值比较：

#include <stddef.h> // 引入offsetof宏所需头文件

int compare(void *first_data, void *second_data, void *param)
{
    size_t field_offset = (size_t)param;
    
    // 计算目标字段地址并取值
    int first_val = *(int*)((char*)first_data + field_offset);
    int second_val = *(int*)((char*)second_data + field_offset);
    
    if (first_val > second_val)
        return -1;
    if (first_val < second_val)
        return 1;
    return 0;
}

2. 调用示例（按weight字段比较） #

传入offsetof(struct Person, weight)作为param参数，即可指定按weight字段比较：

#include <stdio.h>

int main()
{
    struct Person p1 = {25, 70, 175};
    struct Person p2 = {30, 65, 180};
    
    // 按weight字段比较两个Person实例
    int result = compare(&p1, &p2, (void*)offsetof(struct Person, weight));
    
    if (result == -1)
        printf("p1的weight大于p2\n");
    else if (result == 1)
        printf("p1的weight小于p2\n");
    else
        printf("p1和p2的weight相等\n");
    
    return 0;
}

关键原理说明 #

• offsetof(struct Person, weight)返回weight字段相对于struct Person起始地址的字节偏移量（比如age占4字节时，weight偏移量为4）。
• 将first_data转为char*是因为char大小为1字节，加上偏移量后能精准定位到目标字段地址，再转为int*即可取出字段值完成比较。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Evgeni Pogoster