引言

cstdbool是C++對stdbool.h頭文件的封裝，里面定義了與bool變量相關的宏；

cstddef是C++對stddef.h頭文件的封裝，里面定義一些特殊類型（如size_t），有用的宏函數（offsetof）。

平時我們都是使用這些宏或者宏函數，對于它們的原理還不是很清楚，是怎么實現這些功能的呢？接下來我們就一一來看一看源碼實現。

stdbool.h

cstdbool實現

代碼參考：www.aospxref.com/android-13.…

在cstdbool文件中的邏輯很簡單，解除__bool_true_false_are_defined的定義，然后將其定義為1，標識bool，true，false都已經被C++定義了。

 #include <__config>
 #if !defined(_LIBCPP_HAS_NO_PRAGMA_SYSTEM_HEADER)
 #pragma GCC system_header
 #endif
 #undef __bool_true_false_are_defined
 #define __bool_true_false_are_defined 1

C語言的原生實現stdbool.h

參考代碼：www.aospxref.com/android-13.… 在該文件中，如果當前不是C++環境，那么我們將bool/true/false都進行定義，同時將__bool_true_false_are_defined定義為1，以便后續使用。

 #ifndef __cplusplus
 #define true 1
 #define false 0
 #define bool _Bool
  #endif
  #define __bool_true_false_are_defined 1

小結

stdbool.h實際上是為了解決C/C++的兼容問題出現的。

stddef.h

代碼參考：www.aospxref.com/android-13.…

常量NULL的定義

從這里可以看出，實際上NULL有三種實現方式，0L,((void*)0)都是我們在C語言中常用的方式，其中的nullptr是C++定義的內部類型，能夠做到對很多情況的適配，不是一個單獨的基本類型。

 #if __cplusplus >= 201103L
 #define NULL nullptr
 #elif defined(__cplusplus)
 #define NULL 0L
 #else
 #define NULL ((void*)0)
 #endif

類型的定義

其中定義了如下的類型：

• ptrdiff_t---保存指針減法的結果
• size_t---無符號整數，表示類型占據的size大小
• max_align_t---最大默認對齊的類型
• nullptr_t---C++中的空指針類型 參考代碼：www.aospxref.com/android-13.…

x86_64的相關實現如下： ptrdiff_t使用long定義，指針減法，實際上是64位數的減法，long足夠表示； size_t使用long表示； max_align_t定義為擁有long long數據和long double數據的結構體； nullptr_t定義為nullptr的類型。

 #define _Addr long
  #if defined(__NEED_ptrdiff_t) && !defined(__DEFINED_ptrdiff_t)
  typedef _Addr ptrdiff_t;
  #define __DEFINED_ptrdiff_t
  #endif
  #if defined(__NEED_size_t) && !defined(__DEFINED_size_t)
  typedef unsigned _Addr size_t;
  #define __DEFINED_size_t
  #endif
  #if defined(__NEED_max_align_t) && !defined(__DEFINED_max_align_t)
  typedef struct { long long __ll; long double __ld; } max_align_t;
  #define __DEFINED_max_align_t
  #endif
typedef decltype(nullptr) nullptr_t;

offsetof宏

offsetof (type,member)接受兩個參數，類型和成員名，返回該成員的偏移地址。

聽上去這個實現起來很簡單，我們來看看這個精巧的宏是如何設計的。

  #if __GNUC__ > 3
  #define offsetof(type, member) __builtin_offsetof(type, member)
  #else
  #define offsetof(type, member) ((size_t)( (char *)&(((type *)0)->member) - (char *)0 ))
  #endif

不考慮使用內建函數實現的方式，我們來看看第二種方式，這是一個比較復雜的宏，讓我們來一步步拆開它，并體會其中的精妙：

((size_t)( (char *)&(((type *)0)->member) - (char *)0 ))

第一步：返回值類型強轉為size_t，規范為byte數，也即是偏移量；

(char *)&(((type *)0)->member) - (char *)0

第二步：char*指針轉換然后做減法，得到byte數的差值；

第三步：((type )0)->member這里使用了0指針強轉為type指針，然后指向成員member,此時這個變量的地址相當于0+member偏移，然后取地址，指針轉換為char*后做減法

這個方法的好處在于，只使用了0指針，沒有通過其它變量的構造，很簡單地找到了偏移地址，而且這個過程中做的每一步類型轉換都是必要的。具體細節讀者可以再品味一下，這也是我們閱讀源碼的收獲。