<stddef.h>

<stddef.h> 定义了一些跨平台、跨实现的通用类型、宏和常量，几乎所有C程序都会直接或间接用到它们。

很多其他标准头文件（如<stdlib.h>、<stdio.h>、<string.h>等）都会隐式包含<stddef.h>，所以你经常不需要手动包含它。但当你直接使用其中的类型或宏时，最好显式包含，以提高代码可读性和可移植性。

如何使用

#include <stddef.h>

1. size_t —— 表示对象大小的无符号整数类型

• 定义目的：sizeof 操作符的返回类型，也是很多函数（如malloc、strlen）用来表示大小或长度的参数类型。

• 特点：无符号整数，能表示任何对象可能的最大大小。

• 典型实现：通常是 unsigned long long。

• 示例：

  #include <stddef.h>
  #include <stdio.h>
  
  int main() {
      size_t size = sizeof(int);  // 获取 int 类型占多少字节
      printf("int 的大小是：%zu 字节\n", size);  // 注意：打印 size_t 用 %zu
      return 0;
  }

  可能的输出：

  zsh - test_sizeof

  int 的大小是：4 字节

• 小贴士：永远不要用 int 或 unsigned int 来代替size_t，这样能保证代码在不同平台上的可移植性。

2. ptrdiff_t —— 指针相减结果的带符号整数类型

• 定义目的：两个指针相减的结果类型（例如数组中元素之间的距离）。

• 特点：带符号整数，能表示同一数组内任意两个指针的差值（包括负值）。

• 典型实现：通常是 long 或 long long 的有符号版本。

• 示例：

  #include <stddef.h>
  #include <stdio.h>
  
  int main() {
      int arr[] = {10, 20, 30, 40};
      int *p1 = &arr[0];
      int *p2 = &arr[3];
      ptrdiff_t diff = p2 - p1;  // 结果可能是 3
      printf("指针差：%td\n", diff);  // 打印 ptrdiff_t 用 %td
      return 0;
  }

  可能的输出：

  zsh - test_ptrdiff

  指针差：3

• 小贴士：在循环遍历数组时，常用 ptrdiff_t 作为索引差来避免溢出问题。

3. wchar_t —— 宽字符类型

• 定义目的：用于表示宽字符（wide character），支持更大的字符集（如Unicode）。

• 特点：整数类型，足够大到能容纳任何支持的宽字符编码。

• 示例：

  #include <stddef.h>
  #include <wchar.h>  // 宽字符函数通常在这里
  
  int main() {
      wchar_t wc = L'中';  // 宽字符字面量用 L 前缀
      return 0;
  }

4. max_align_t —— 最大对齐要求的标量类型（C11及以后引入）

• 定义目的：一个对象类型，它的対齐要求是所有标量类型中最大的。

• 用途：在动态分配内存时，确保内存能满足最严格的对齐需求（比如用在 aligned_alloc 或自定义内存池）。

• 示例：

  #include <stddef.h>
  #include <stdlib.h>
  
  int main() {
      void *p = aligned_alloc(alignof(max_align_t), sizeof(max_align_t) * 10);
      // 分配的内存能满足最严格的对齐
      free(p);
      return 0;
  }

• 这个功能在编写需要严格对齐的代码（如操作系统内核或嵌入式）时特别有用。

5. NULL —— 空指针常量

• 定义：通常是((void*)0) 或 0。

• 用途：表示指针不指向任何有效对象。

• 示例：

  #include <stddef.h>
  
  int main() {
      int *p = NULL;  // 安全初始化指针
      if (p == NULL) {
          // 指针为空
      }
      return 0;
  }

• 注：C23 引入了 nullptr，在初始化指针的时候推荐写 nulllptr。

6. offsetof —— 计算结构体成员偏移的宏

• 定义：offsetof(type, member) 返回成员member相对于结构体type起始地址的字节偏移量。

• 特点：结果类型是size_t。

• 示例：

  #include <stddef.h>
  #include <stdio.h>
  
  struct Student {
      int id;
      char name[20];
      double score;
  };
  
  int main() {
      size_t offset = offsetof(struct Student, score);
      printf("score 成员的偏移量：%zu 字节\n", offset);
      return 0;
  }

  可能的输出：

  zsh - test_offsetof

  score 成员的偏移量：24 字节

• 小贴士：常用于调试、序列化、内存布局分析等场景。注意：不能用于有柔性数组成员或位域的复杂情况。

总结

<stddef.h> 虽然内容不多，但它是C语言的“基石”之一——它提供的类型和宏保证了代码的可移植性和安全性。在实际编程中：

• 几乎所有涉及大小、指针、内存布局的代码都会用到它。
• 建议在需要这些类型时显式 #include <stddef.h>。
• 配合其他头文件（如 <stdint.h> 提供固定宽度整数，<stdalign.h> 提供对齐宏）使用，能写出更健壮的代码。