void*该如何理解？

悠悠 2023-06-23 11:53 77阅读 0赞

原文地址：[https://www.yanbinghu.com/2019/12/15/19682.html][https_www.yanbinghu.com_2019_12_15_19682.html]

说到C就不得不提指针，而一提到指针，有一个是比较特殊的，那就是`void*`。

`void*`到底是怎样的存在？

## 指针类型的含义 ##

在说明`void*`之前，先了解一下普通指针类型的含义。

//来源：公众号【编程珠玑】
    //main.c
    #include <stdio.h>
    int main(void)
    {
        int a[] = {0x01020304,2019};
        int *b = a;
        char *c = (char*)&a[0];
        printf("b+1:%d\n",*(b+1));
        printf("c+1:%d\n",*(c+1));
        return 0;
    }

\`  
上面的输出结果为：

b+1:2019  
c+1:3

对于上面的结果，也许你并不感到意外。如果你的疑问是为什么不是2而是3，那么建议你看看《[谈一谈字节序的问题][Link 1]》。同样是指针类型，b和c有什么区别？  
一个是指向整型的指针，一个是指向char型的指针，当它们执行算术运算时，它们的步长就是对应类型占用空间大小。  
即

b + 1 //移动sizeof(int)字节

指针移动4个字节后，指向的就是2019了，解引用自然得到2019。

而对于c

c + 1 //移动sizeof(char)字节

它的指向如下：

解引用之后，自然得到3。

## 结论 ##

各种类型之间没有本质区别，只是解释内存中的数据方式不同。

例如，对于int型指针b，解引用时，会解析4字节，算术运算时，也是以该类型占用空间大小为单位，所以b+1，移动4字节，解引用，处理4字节内容，得到2019。

对于char型指针c，解引用时，会解析1个字节，算术运算时，也是以sizeof(char)为单位，所以c+1，移动一字节，解引用，处理1字节，得到03。

所以像下面这样的操作：

char a\[\] = \{01,02,03,04\};  
int \*b = (int\*)a+2;

如果你试图解引用b，即\*b，就可能遇到无法预料的问题，因为将会访问非法内存位置。

a+2，移动sizeof(char)字节，指向03，此时按照int类型指针解引用，由于int类型解引用会处理4字节内存，但是后面已经没有属于数组a的合法内容了，因此可能出错。

## 指针占用空间大小 ##

正由于它们没有本质区别，它们占用空间大小在同一个程序中都是固定的，对于32位程序，占用4字节空间，64位占用8字节，而正因如此，64位程序理论能使用的内存是足够大的，而32位程序理论上能使用的不过4G（2^（4\*8bit)），再加上内核空间的使用，真正能用到的可能就3G左右。

如果你的系统是64位的，那么默认情况下，编译出来的程序也是64位的。如果你想编译为32位，可以使用-m32参数：

$ gcc -m32 -o main main.c

如何确定是多少位的程序：

$ readelf -h main  
Class: ELF32

上面的ELF32，表明了它是32位程序。或者可以看Machine字段：

Machine: Intel 80386

## void\* ##

说回void\*，前面说了，指针的类型不过是解释数据的方式不同罢了，这样的道理也可用于很多场合的强制类型转换，例如将int类型指针转换为char型指针，并不会改变内存的实际内容，只是修改了解释方式而已。而void \*是一种无类型指针，任何类型指针都可以转为`void\*`，它无条件接受各种类型。

而既然是无类型指针，那么就不要尝试做下面的事情：

*  解引用
 *  算术运算

由于不知道其解引用操作的内存大小，以及算术运算操作的大小，因此它的结果是未知的。

#include <stdio.h>
    int main(void)
    {
        int a = 10;
        int *b = &a;
        void *c = b;
        *c;
        return 0;
    }

编译警告如下：

warning: dereferencing ‘void \*’ pointer

## 如何使用 ##

既然如此，那么void\*有什么用呢？

实际上我们在很多接口中都会发现它们的参数类型都是void\*,例如:

ssize\_t read(int fd, void \*buf, size\_t count);  
void \*memcpy(void \*dest, const void \*src, size\_t n);

为何要如此设计？因为对于这种通用型接口，你不知道用户的数据类型是什么，但是你必须能够处理用户的各种类型数据，因而会使用void\*。void\*能包容地接受各种类型的指针。

也就是说，如果你期望接口能够接受任何类型的参数，你可以使用void\*类型。

但是在具体使用的时候，你必须转换为具体的指针类型。例如，你传入接口的是int\*，那么你在使用的时候就应该按照int\*使用。

## 注意 ##

使用void\*需要特别注意的是，你必须清楚原始传入的是什么类型，然后转换成对应类型。例如，你准备使用库函数qsort进行排序：

void qsort(void \*base,size\_t nmemb,size\_t size , int(\*compar)(const void \*,const void \*));

它的第三个参数就是比较函数，它接受的参数都是const void\*，如果你的比较对象是一个结构体类型，那么你自己在实现compar函数的时候，也必须是转换为该结构体类型使用。

举个例子，你要实现学生信息按照成绩比较：

//来源：公众号【编程珠玑】
    typedef struct student_tag
    {
        char name[STU_NAME_LEN];  //学生姓名
        unsigned int id;          //学生学号
        int score;                //学生成绩
    }student_t;
    int studentCompare(const void *stu1,const void *stu2)
    {
    　　/*强转成需要比较的数据结构*/
        student_t *value1 = (student_t*)stu1;
        student_t *value2 = (student_t*)stu2;
        return value1->score-value2->score;
    }

在将其传入`studentCompare`函数后，必须转换为其对应的类型进行处理。  
更多函数指针相关内容可以参考《[高级指针话题－函数指针][Link 2]》，那里有更多的介绍。

## 总结 ##

void\*很强大，但是一定要在合适的时候使用；同时强转很逆天，但是一定要注意前后的类型是否真的能正确转换。

通俗地说void\*：

*  这里有一片内存数据，我也不知道什么类型，给你了，你自己想怎么用怎么用吧，不过要用对奥！
 *  我这里什么类型都能处理，你给我一片内存数据就可以了

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[高级指针话题－函数指针][Link 2]

[谈一谈字节序的问题][Link 1]

[为何优先选用unique\_ptr而不是裸指针？][unique_ptr]

[函数参数的传值和传指针有什么区别？][Link 3]

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