关于`&((struct mystruct *)0)->u.b`代码片段的技术问询

问题描述 #

我编写了如下代码：

struct mystruct {
  char a;
  union {
    char a[8];
    char b[16];
  } u;
};

void fuu(void)
{
  struct mystruct s;

  printf("%ld %ld\n", sizeof(s), &((struct mystruct *)0)->u.b);
}

其中&((struct mystruct *)0)->u.b这段代码令我困惑。我的理解是：首先将0转换为struct mystruct类型的指针（这一步无法理解），然后取出该指针指向的联合体成员u.b（我认为这是char数组b的起始指针），再取该指针的地址并打印。我最困惑的是将0转换为结构体指针这一步，能否详细解释这段代码的执行逻辑？

代码执行逻辑详解 #

这段代码是计算结构体成员u.b相对于结构体起始地址偏移量的经典C语言技巧，核心就是靠0地址转指针的操作实现，一步步拆解：

1. (struct mystruct *)0：把0转为结构体指针 #

这不是真的要访问地址0的内存（那样会直接触发崩溃），只是利用C语言的指针语义，让编译器把这个指针当成指向struct mystruct类型数据的"虚拟起始地址"——我们假定这个结构体的起始位置在地址0，目的是让编译器按照结构体的内存布局来计算成员的位置。整个过程是编译期完成的，不会产生实际的内存访问操作。

2. ((struct mystruct *)0)->u.b：定位到u.b的起始位置 #

编译器根据结构体的内存布局，算出从"虚拟起始地址0"到u.b数组第一个元素的位置偏移。这里注意：数组名u.b在表达式中会自动转为指向数组首元素的指针，也就是等价于&u.b[0]。

3. &((struct mystruct *)0)->u.b：得到偏移量的数值 #

这里看似是取指针的地址，但实际上，因为前面的指针是从地址0偏移而来的，这个"地址值"就是u.b相对于结构体起始地址的偏移量。编译器会直接把这个数值作为常量计算出来，运行时只是把它当作long类型打印，完全不会碰内存。

补充说明 #

• 为什么不会崩溃？因为这段代码是编译期常量表达式，编译时就已经算出具体数值，运行时只是打印这个数值，没有任何内存访问行为。
• 你可以用标准库的offsetof宏替代这段代码，效果完全一致：

  #include <stddef.h>
  // ...
  printf("%ld %ld\n", sizeof(s), offsetof(struct mystruct, u.b));
  

  offsetof宏的底层实现本质上就是你写的这段逻辑，只是做了更严谨的兼容性封装。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Moses