“解引用“空指针一定会导致段错误吗?

可能有些朋友看见这个标题第一反应是嵌入式的某些内存中,0地址也是可以被正常访问的,所以对0地址的解引用不会发生错误,但我要说的情况不是这个,而是指一个真正的空指针,不仅是c/c++中的0,(void*)0,NULL,还有nullptr,一个真正的空指针.

在c语言中,想获得某结构体的成员变量相对偏移,可以使用offsetof宏,其实现可能是:

#define offsetof(s,m)   (size_t)&(((s*)0)->m)

可以发现:

1. 先将0转换为指向s的指针
2. 使用->解引用,获取到m变量
3. 使用&取地址,获得一个指向m的指针
4. 将指针转换为size_t,即为m的偏移

从这个例子可以发现,对于0地址,发生了一次"解引用",然而并没有"segmentation fault",为什么呢?其实呢,这个解引用被优化了,编译器看到这句时,并没有发生实际的解引用而获得到了m的地址,是一个真正的编译器开洞才能实现的功能.(如有错误,诚请斧正)

你可以这样定义自己的offsetof

#undef offsetof
#define offsetof(s,m)	(size_t)&(((s*)NULL)->m)
// 或
#undef offsetof
#define offsetof(s,m)	(size_t)&(((s*)nullptr)->m)

你会发现,也是可以正常工作的,至少gcc的c++14之前是可以的,gcc的c++14后,
对于non-POD类型,这个宏将可能可能导致未定义的问题.注意,在cppreference中说的是从c++11开始,对于non-POD类型使用offsetof宏将导致未定义行为.

gcc中的offsetof是这样定义的:

#define offsetof(type, member) __builtin_offsetof (type, member)

可以发现,果然是内置的编译器开洞实现的功能.

综上,解引用一个空指针,不一定会导致段错误.
在c++中,想获得类或结构体成员的偏移量,不要使用offsetof,而应该使用&ClassName::MembersName,例如&test::str,就获取到了str的偏移

#include <vector>
#include <iostream>
class test{
public:float float_number = 3.14;int int_number = 456;std::string str = "789";
};template<typename T>
void print_member(const test* class_ptr,T test::* member_offset){printf("offset of member is %p,content is ",member_offset);std::cout << class_ptr->*member_offset << std::endl;
}int main(){test t;print_member(&t,&test::int_number);print_member(&t,&test::str);
}
/*
output:
offset of member is 0x4,content is 456
offset of member is 0x8,content is 789
*/