C/C++語言void及void指針深層探索

2019-11-17 05:03:19

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供稿：網(wǎng)友

　　1.概述
　　許多初學(xué)者對C/C++語言中的void及void指針類型不甚理解，因此在使用上出現(xiàn)了一些錯誤。本文將對void要害字的深刻含義進(jìn)行解說，并詳述void及void指針類型的使用方法與技巧。

　　2.void的含義

　　void的字面意思是“無類型”，void *則為“無類型指針”，void *可以指向任何類型的數(shù)據(jù)。

　　void幾乎只有“注釋”和限制程序的作用，因為從來沒有人會定義一個void變量，讓我們試著來定義：
void a;
　　這行語句編譯時會出錯，提示“illegal use of type 'void'”。不過，即使void a的編譯不會出錯，它也沒有任何實際意義。

　　void真正發(fā)揮的作用在于：
　　（1）對函數(shù)返回的限定；
　　（2）對函數(shù)參數(shù)的限定。

　　我們將在第三節(jié)對以上二點進(jìn)行具體說明。

　　眾所周知，假如指針p1和p2的類型相同，那么我們可以直接在p1和p2間互相賦值；假如p1和p2指向不同的數(shù)據(jù)類型，則必須使用強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換運算符把賦值運算符右邊的指針類型轉(zhuǎn)換為左邊指針的類型。

　　例如：
float *p1;
int *p2;
p1 = p2;
　　其中p1 = p2語句會編譯出錯，提示“'=' : cannot convert from 'int *' to 'float *'”，必須改為：
p1 = (float *)p2;

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　　而void *則不同，任何類型的指針都可以直接賦值給它，無需進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換：
void *p1;
int *p2;
p1 = p2;

　　但這并不意味著，void *也可以無需強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換地賦給其它類型的指針。因為“無類型”可以包容“有類型”，而“有類型”則不能包容“無類型”。道理很簡單，我們可以說“男人和女人都是人”，但不能說“人是男人”或者“人是女人”。下面的語句編譯出錯：
void *p1;
int *p2;
p2 = p1;
　　提示“'=' : cannot convert from 'void *' to 'int *'”。

3.void的使用

　　下面給出void要害字的使用規(guī)則：
　　規(guī)則一假如函數(shù)沒有返回值，那么應(yīng)聲明為void類型

　　在C語言中，凡不加返回值類型限定的函數(shù)，就會被編譯器作為返回整型值處理。但是許多程序員卻誤以為其為void類型。例如：
add ( int a, int b )
{
return a + b;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
PRintf ( "2 + 3 = %d", add ( 2, 3) );
}
　　程序運行的結(jié)果為輸出：
　　2 + 3 = 5
　　這說明不加返回值說明的函數(shù)的確為int函數(shù)。

　　林銳博士《高質(zhì)量C/C++編程》中提到：“C++語言有很嚴(yán)格的類型安全檢查，不答應(yīng)上述情況（指函數(shù)不加類型聲明）發(fā)生”。可是編譯器并不一定這么認(rèn)定，譬如在Visual C++6.0中上述add函數(shù)的編譯無錯也無警告且運行正確，所以不能寄希望于編譯器會做嚴(yán)格的類型檢查。

　　因此，為了避免混亂，我們在編寫C/C++程序時，對于任何函數(shù)都必須一個不漏地指定其類型。假如函數(shù)沒有返回值，一定要聲明為void類型。這既是程序良好可讀性的需要，也是編程規(guī)范性的要求。另外，加上void類型聲明后，也可以發(fā)揮代碼的“自注釋”作用。代碼的“自注釋”即代碼能自己注釋自己。

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　　規(guī)則二假如函數(shù)無參數(shù)，那么應(yīng)聲明其參數(shù)為void

　　在C++語言中聲明一個這樣的函數(shù)：
int function(void)
{
return 1;
}
　　則進(jìn)行下面的調(diào)用是不合法的：
function(2);

　　因為在C++中，函數(shù)參數(shù)為void的意思是這個函數(shù)不接受任何參數(shù)。

　　我們在Turbo C 2.0中編譯：
#include "stdio.h"
fun()
{
return 1;
}
main()
{
printf("%d",fun(2));
getchar();
}
　　編譯正確且輸出1，這說明，在C語言中，可以給無參數(shù)的函數(shù)傳送任意類型的參數(shù)，但是在C++編譯器中編譯同樣的代碼則會出錯。在C++中，不能向無參數(shù)的函數(shù)傳送任何參數(shù)，出錯提示“'fun' : function does not take 1 parameters”。

　　所以，無論在C還是C++中，若函數(shù)不接受任何參數(shù)，一定要指明參數(shù)為void。

　　規(guī)則三小心使用void指針類型

　　按照ANSI(American National Standards Institute)標(biāo)準(zhǔn)，不能對void指針進(jìn)行算法操作，即下列操作都是不合法的：
void * pvoid;
pvoid++; //ANSI：錯誤
pvoid += 1; //ANSI：錯誤
//ANSI標(biāo)準(zhǔn)之所以這樣認(rèn)定，是因為它堅持：進(jìn)行算法操作的指針必須是確定知道其指向數(shù)據(jù)類型大小的。
//例如：
int *pint;
pint++; //ANSI：正確
　　pint++的結(jié)果是使其增大sizeof(int)。

　　但是大名鼎鼎的GNU(GNU's Not Unix的縮寫)則不這么認(rèn)定，它指定void *的算法操作與char *一致。

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　　因此下列語句在GNU編譯器中皆正確：
pvoid++; //GNU：正確
pvoid += 1; //GNU：正確

　　pvoid++的執(zhí)行結(jié)果是其增大了1。

　　在實際的程序設(shè)計中，為迎合ANSI標(biāo)準(zhǔn)，并提高程序的可移植性，我們可以這樣編寫實現(xiàn)同樣功能的代碼：
void * pvoid;
(char *)pvoid++; //ANSI：正確；GNU：正確
(char *)pvoid += 1; //ANSI：錯誤；GNU：正確
　　GNU和ANSI還有一些區(qū)別，總體而言，GNU較ANSI更“開放”，提供了對更多語法的支持。但是我們在真實設(shè)計時，還是應(yīng)該盡可能地迎合ANSI標(biāo)準(zhǔn)。

　　規(guī)則四假如函數(shù)的參數(shù)可以是任意類型指針，那么應(yīng)聲明其參數(shù)為void *

　　典型的如內(nèi)存操作函數(shù)memcpy和memset的函數(shù)原型分別為：
void * memcpy(void *dest, const void *src, size_t len);
void * memset ( void * buffer, int c, size_t num );
　　這樣，任何類型的指針都可以傳入memcpy和memset中，這也真實地體現(xiàn)了內(nèi)存操作函數(shù)的意義，因為它操作的對象僅僅是一片內(nèi)存，而不論這片內(nèi)存是什么類型。假如memcpy和memset的參數(shù)類型不是void *，而是char *，那才叫真的希奇了！這樣的memcpy和memset明顯不是一個“純粹的，脫離低級趣味的”函數(shù)！

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　　下面的代碼執(zhí)行正確：
//示例：memset接受任意類型指針
int intarray[100];
memset ( intarray, 0, 100*sizeof(int) ); //將intarray清0

//示例：memcpy接受任意類型指針
int intarray1[100], intarray2[100];

memcpy ( intarray1, intarray2, 100*sizeof(int) ); //將intarray2拷貝給intarray1

　　有趣的是，memcpy和memset函數(shù)返回的也是void *類型，標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)的編寫者是多么地富有學(xué)問啊！

　　規(guī)則五 void不能代表一個真實的變量

　　下面代碼都企圖讓void代表一個真實的變量，因此都是錯誤的代碼：
void a; //錯誤
function(void a); //錯誤
　　void體現(xiàn)了一種抽象，這個世界上的變量都是“有類型”的，譬如一個人不是男人就是女人（還有人妖？）。

　　void的出現(xiàn)只是為了一種抽象的需要，假如你正確地理解了面向?qū)ο笾小俺橄蠡悺钡母拍睿埠茌p易理解void數(shù)據(jù)類型。正如不能給抽象基類定義一個實例，我們也不能定義一個void（讓我們類比的稱void為“抽象數(shù)據(jù)類型”）變量。

4.總結(jié)
　　小小的void蘊藏著很豐富的設(shè)計哲學(xué)，作為一名程序設(shè)計人員，對問題進(jìn)行深一個層次的思考必然使我們受益匪淺。

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