typedef struct tagST
{
  CHAR a;
  CHAR b;
  INT* c;
  INT64 d;
  INT cbName;
  WCHAR name[1];
} ST;

위와 같은 구조체가 있다고 하자. 네번째 멤버 d의 오프셋을 어떻게 구할수 있을까?

INT offset = sizeof(CHAR) + sizeof(CHAR) + sizeof(INT*);

위와 같이 생각했다면 틀렸다.
컴파일러의 구조체 멤버 정렬값에 따라서 결과가 다르게 나올 수도 있기 때문이다.

이런 구조체의 특정 멤버에 대한 오프셋을 구해주는 서비스 매크로가 바로 FIELD_OFFSET이다.
FILED_OFFSET 매크로는 다음과 같이 생겼다.

#define FIELD_OFFSET(type, field) ((LONG)(LONG_PTR)&(((type *)0)->field))

0을 type*으로 형변환 해서 field를 참조하는 부분이 포인트인데 문법 자체에는 너무 신경쓰지 않는게 좋을 것이다.

이 매크로는 아래 처럼 사용한다.

// 첫번째 인자에 구조체 이름을 넣고 두번째 인자로 멤버 이름을 넣는다.
INT offset = FIELD_OFFSET(ST, d);

이 코드는 컴파일러의 정렬 크기나, 64비트 환경들에 상관없이 모두 제대로된 결과를 반환한다.

위 구조체를 다시 한번 보자. 마지막 멤버 name[1]이 조금 이상하게 보일 것이다.
이는 C언어에서 구조체 내에 가변길이의 데이터 멤버를 포함시킬 때 메모리를 두 덩어리로 할당하지 않고 한 덩어리로 할당하기 위해 흔히 쓰이는 기법이다.
성능상의 이점이 있기 때문에 커널 레벨 드라이버등 로우레벨로 내려갈수록 많이 쓰이지만 하이레벨 계층으로 올라오면 거의 쓰이지 않는다. 사용하기 불편하기 때문이다.
이런 구조체에는 2가지 법칙이 있는데 첫번째는 언제나 그 가변 길이 멤버가 맨 아래에 위치하고 있다는 것이며 2번째는 그 가변길이 변수의 크기를 나타내는 추가적인 변수가 꼭 존재한다는 것이다.
여기서는 cbName이다.

이제 이 name이라는 변수에 L”some string”이라는 문자열을 복사해보려고 한다.
이 구조체에 메모리를 어떻게 할당하고 값을 채워넣어야 할까.

typedef struct tagST
{
    CHAR a;
    CHAR b;
    INT* c;
    INT64 d;
    INT cbName;
    WCHAR name[1]; // 널 종료 문자열이 아니다
} ST;

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    CONST WCHAR* psz = L"some string";
    INT cch = wcslen(psz);
    INT cb = cch * sizeof(WCHAR);

    // 첫번째 방법
    {     
        // 구조체 전체의 크기에 가변 문자열의 크기를 더해서 메모리를 할당한다.
        // 구조체에 name[1]이 이미 포함되어 있으므로 WCHAR 1개 만큼을 다시 빼주어야 한다.
        ST* p = (ST*)malloc(sizeof(ST) + cb - sizeof(WCHAR)));
        memcpy(p->name, psz, cb);
        p->cbName = cb;    
    }
    // 두번째 방법  
    {       
        // 처음부터 name의 오프셋까지만 얻어낸 뒤 cb를 더해주면 조금 더 간단하다.
        // 첫번째 방법처럼 중복된 WCHAR 만큼을 다시 빼줄 필요가 없다.
        ST* p = (ST*)malloc(FIELD_OFFSET(ST, name) + cb);
        memcpy(p->name, psz, cb);
        p->cbName = cb;
    }
    // 세번째 방법
    {
        // FIELD_OFFSET에 항상 멤버의 이름만 쓸수 있는 것은 아니다.
        // 아래처럼 배열의 인덱스에 변수를 명시하는 것도 가능하다.
        // 이 때 cb가 아니라 cch를 넣고 있는 것에 유의해야 한다.
        ST* p = (ST*)malloc(FIELD_OFFSET(ST, name[cch]));
        memcpy(p->name, psz, cb);
        p->cbName = cb;
    }
    
    return 0;
}

FIELD_OFFSET을 모르고 있으면 첫번째 방법으로 힘들게 코딩하는 수 밖에 없다.
이 방식은 실수하기가 쉽다.

FIELD_OFFSET은 또한 CONTAINING_RECORD 매크로를 만들기 위해서도 쓰인다. CONTAINING_RECORD는 재미있고 중요한 매크로이지만 다른 블로그에 이미 설명이 되어 있기 때문에 따로 쓰지 않겠다.

FIELD_OFFSET의 ANSI C 버전은 offsetof이며 stddef.h에 정의되어 있다.
CONTAINING_RECORD는 container_of와 같다. 리눅스를 다루는 사람들은 offsetof 매크로를 많이 사용하는 것 같지만 나는 윈도 매크로가 더 익숙해서, 코드를 다른 플랫폼으로 이식할 필요가 없다면 offsetof 보다 FIELD_OFFSET을 사용하는 것을 더 선호한다.
양쪽의 구현은 똑같다.

함께 읽으면 좋은 글: