c - 如果指针可以转换为任何类型(在 c 中)，为什么要 void pointer？

Question

我想了解拥有一个 void 指针的真正需要，例如在下面的代码中，我使用强制转换能够以不同的方式使用相同的 ptr，那么如果可以的话，为什么真的有一个 void 指针类型转换？

int main()
{
    int x = 0xAABBCCDD;
    int * y = &x;
    short * c = (short *)y;
    char * d = (char*)y;
    *c = 0;
    printf("x is %x\n",x);//aabb0000
    d +=2;
    *d = 0;
    printf("x is %x\n",x);//aa000000

    return 0;

}

Answer 1

基本 C 不支持将任何指针类型转换为任何其他指针类型(即，没有 C 标准要求的任何扩展或行为的 C)。 2018 C 标准在第 6.3.2.3 条第 7 段中说:

A pointer to an object type may be converted to a pointer to a different object type. If the resulting pointer is not correctly aligned for the referenced type, the behavior is undefined. Otherwise, when converted back again, the result shall compare equal to the original pointer…

在那段话中，我们看到两个限制:

• 如果指针没有正确对齐，转换可能会以各种方式失败。在您的示例中，转换 int *到 short *不太可能失败，因为 int通常比 short 具有更严格的对齐方式.但是，base C 不支持反向转换。假设您用 short x[20]; 定义了一个数组。或 char x[20]; .然后数组将根据需要对齐 short或 char , 但不一定是 int 的需要, 在这种情况下 (int *) x 的行为不会由 C 标准定义。
• 转换产生的值(value)大多未指定。这段话只保证将它转换回来会产生原始指针(或等价物)。它不保证您可以在不将指针转换回来的情况下对指针做任何有用的事情——您不一定要使用从 int * 转换而来的指针。访问 short .

标准确实对某些指针转换做了一些额外的保证。其中之一是上述段落的延续:

… When a pointer to an object is converted to a pointer to a character type, the result points to the lowest addressed byte of the object. Successive increments of the result, up to the size of the object, yield pointers to the remaining bytes of the object.

因此您可以使用从int * 转换而来的指针访问表示 int 的各个字节，并且您可以执行相同的操作来访问任何其他对象类型的字节。但是这种保证仅适用于访问具有字符类型的单个字节，而不是使用 short。类型。

从上面我们知道在short * c = (short *)y;之后在你的例子中，y不一定指向 x 的任何部分它起源于——指针转换产生的值不能保证作为 short * 工作根本。但是，即使它确实指向了 x 所在的地方是，base C 不支持使用 c访问这些字节，因为 6.5 7 说:

An object shall have its stored value accessed only by an lvalue expression that has one of the following types:

— a type compatible with the effective type of the object,

— a qualified version of a type compatible with the effective type of the object,

— a type that is the signed or unsigned type corresponding to the effective type of the object,

— a type that is the signed or unsigned type corresponding to a qualified version of the effective type of the object,

— an aggregate or union type that includes one of the aforementioned types among its members (including, recursively, a member of a subaggregate or contained union), or

— a character type.

所以 *c = 0; C 不支持您的示例，原因有二:c不一定指向 x 的任何部分或任何有效地址，即使是，修改部分 int 的行为x使用 short C 标准未定义类型。它可能在您的 C 实现中有效，甚至可能受您的 C 实现支持，但它并不严格符合 C 代码。

C 标准提供了 void *当特定类型不合适时使用的类型。 6.3.2.3 1 对指向 void 的指针做出类似的保证就像它对对象指针所做的那样:

A pointer to void may be converted to or from a pointer to any object type. A pointer to any object type may be converted to a pointer to void and back again; the result shall compare equal to the original pointer.

void *用于必须处理任意对象类型的例程，例如 qsort . char *可以达到这个目的，但最好有一个单独的类型，明确表示没有特定类型与之关联。例如，如果函数的参数是 char *p , 该函数可能会无意中使用 *p得到一个它不想要的角色。如果参数是void *p ，则函数必须在使用指针访问对象之前将指针转换为特定类型。因此，为“通用指针”设置一个特殊类型有助于避免错误，并向阅读代码的人表明意图。