C/C++語言void及void指針深層探索

2019-11-17 05:03:19

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　　1.概述
　　許多初學者對C/C++語言中的void及void指針類型不甚理解，因此在使用上出現了一些錯誤。本文將對void要害字的深刻含義進行解說，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據。

　　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真正發揮的作用在于：
　?。?）對函數返回的限定；
　?。?）對函數參數的限定。

　　我們將在第三節對以上二點進行具體說明。

　　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指向不同的數據類型，則必須使用強制類型轉換運算符把賦值運算符右邊的指針類型轉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，無需進行強制類型轉換：
void *p1;
int *p2;
p1 = p2;

　　但這并不意味著，void *也可以無需強制類型轉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要害字的使用規則：
　　規則一假如函數沒有返回值，那么應聲明為void類型

　　在C語言中，凡不加返回值類型限定的函數，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) );
}
　　程序運行的結果為輸出：
　　2 + 3 = 5
　　這說明不加返回值說明的函數的確為int函數。

　　林銳博士《高質量C/C++編程》中提到：“C++語言有很嚴格的類型安全檢查，不答應上述情況（指函數不加類型聲明）發生”?？墒蔷幾g器并不一定這么認定，譬如在Visual C++6.0中上述add函數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，對于任何函數都必須一個不漏地指定其類型。假如函數沒有返回值，一定要聲明為void類型。這既是程序良好可讀性的需要，也是編程規范性的要求。另外，加上void類型聲明后，也可以發揮代碼的“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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　　規則二假如函數無參數，那么應聲明其參數為void

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

　　因為在C++中，函數參數為void的意思是這個函數不接受任何參數。

　　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，可以給無參數的函數傳送任意類型的參數，但是在C++編譯器中編譯同樣的代碼則會出錯。在C++中，不能向無參數的函數傳送任何參數，出錯提示“'fun' : function does not take 1 parameters”。

　　所以，無論在C還是C++中，若函數不接受任何參數，一定要指明參數為void。

　　規則三小心使用void指針類型

　　按照ANSI(American National Standards Institute)標準，不能對void指針進行算法操作，即下列操作都是不合法的：
void * pvoid;
pvoid++; //ANSI：錯誤
pvoid += 1; //ANSI：錯誤
//ANSI標準之所以這樣認定，是因為它堅持：進行算法操作的指針必須是確定知道其指向數據類型大小的。
//例如：
int *pint;
pint++; //ANSI：正確
　　pint++的結果是使其增大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++的執行結果是其增大了1。

　　在實際的程序設計中，為迎合ANSI標準，并提高程序的可移植性，我們可以這樣編寫實現同樣功能的代碼：
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。但是我們在真實設計時，還是應該盡可能地迎合ANSI標準。

　　規則四假如函數的參數可以是任意類型指針，那么應聲明其參數為void *

　　典型的如內存操作函數memcpy和memset的函數原型分別為：
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，這也真實地體現了內存操作函數的意義，因為它操作的對象僅僅是一片內存，而不論這片內存是什么類型。假如memcpy和memset的參數類型不是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！

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　　下面的代碼執行正確：
//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函數返回的也是void *類型，標準庫函數的編寫者是多么地富有學問??！

　　規則五 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的出現只是為了一種抽象的需要，假如你正確地理解了面向對象中“抽象基類”的概念，也很輕易理解void數據類型。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“抽象數據類型”）變量。

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

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