【C++】详解 void*


今天看到一段代码,觉得非常有意思。

void* say_hello(void* args)
{
    cout << "Hello World!" << endl;
    return 0;
}

void你经常看见,但是void*你能说出它具体什么意思吗?

1. void *是什么?

我们知道,C++是个强类型语言,指针类型的大小是相同的,即int*的大小与long long*的大小是相同的

sizeof(int*) == sizeof(long long*)

那既然大家都是指针类型,为什么还要分那么多的类别呢?换句话说*号前面的int与longlong这种具体类型的作用是什么呢?且看下面这张图:
img

在执行+1时,不同类型的指针移动的“距离”不同。如果我们在前面规定了它的类型。那就相当于决定了它的“跳跃力”。“跳跃力”就比如说上面图中int跳了4个字节,但是double跳了8个字节。

基于这样的理解,现在可以对void *下定义了:void * 是一个跳跃力未定的指针

这就是它的神奇之处了,我们可以自己控制在需要的时候将它实现为需要的类型。这样的好处是:编程时候节约代码,实现泛型编程。

2. void*详解

1️⃣:void*可以指向任何类型数据的地址,但是带类型的指针不能随意指向void*的地址:

float f = 5.5;
float* pf = &f;
void* pv = pf;
float* pf2 = pv;//编译错误,有类型的指针变量不能指向void*变量

2️⃣:void*指针只有强制类型转换以后才可以正常取值:

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    float f = 5.5;
    float* pf = &f;
    void* pv;
    
    pv = pf; //这句是可以的
    
    cout<<*pv<<endl;  //编译错误,这样直接对pv取值是错误的
    cout<<*(float*)pv<<endl;  //强制类型转换后可以取值
    
    return 0;
}

在令pv = pf后,此时pv和pf指向的是同一个地址,值相同,但是两者的类型是不一样的。pf作为浮点型指针,是可以直接取到浮点数的,但是pv必须要强制类型转换以后才可以取值,也就是说一个void*的指针必须要经过强制类型转换以后才有意义。

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    float f = 5.5;
    float* pf = &f;
    void* pv;
 
    pv = pf;
   
    cout<<*(float*)pv<<endl;  //强制类型转换后可以取值,值为5.5
    cout<<*(int*)pv<<endl; //强制类型转换,值为1085276160
    cout<<(int)(*(float*)pv)<<endl;//取值后再次类型转换,值为5
    
    return 0;
}

如果把一个指向float的值的void指针,强制转换成int*也是不对的。也就是说地址保存了什么样的变量,就要转化成哪种类型的指针,否则就会运行出错。

3️⃣:void*指针变量和普通指针一样可以通过等于0或者NULL来初始化,表示一个空指针

void* pv = 0; 
void* pv2 = NULL;
cout<<pv <<endl; //值为0x0
cout<<pv2<<endl; //值为0x0

4️⃣:当void *指针作为函数的输入和输出时,表示可以接受任意类型的输入指针和输出任意类型的指针

void* test(void* a)
{
    return a;
}
 
int main() {
 
    static int a = 5;
    int* pi = &a;
    
    cout<<pi<<endl;              //值为0x100001060
    cout<<test(pi)<<endl;        //值为0x100001060
    cout<<test((void*)pi)<<endl; //值为0x100001060
}

如果函数的输入类型为void*,在调用时由于是值传递,所以函数实际接收到的应该就是一个地址值。这个值可以是任意类型。

int a = 5;
int* pi = &a;
 
void* test()
{
    return pi; 
}
 
int main() {
    cout<<test()<<endl;        //值为0x100001060
}

3. 和void的区别

再让我们回头看初始的那段函数:

//返回了一个空指针
void* say_hello(void* args)
{
    cout << "Hello World!" << endl;
    return 0;
}

//没有返回值
void say_hello(void* args)
{
    cout << "Hello World!" << endl;
   return;
}

其实两个函数实现的内容是一样的。但是void*返回类型的函数返回了一个空指针,而void型没有返回值。

4. 应用场景

4.1 函数传参时不确定类型,或者要支持多类型的传参;

void function(int dataType, void* data) {
 
    // 根据dataType的不同值,进行不同的转换
    switch (dataType) {
 
        case 0:
            int* a = (int*)data;
 
        case 1:
            char* a = (char*)data;
 
        ...
    }
}

4.2 当函数的返回值不考虑类型指关心大小的时候

void * memcpy(void *dest, const void *src, size_t len);
void * memset ( void * buffer, int c, size_t num );

memcpy和memset对外接收任何类型的指针,这样是合理并且必要的,因为这是内存操作函数,是对bit进行操作的,考虑数据类型是没有任何意义的。

int *a=NULL;
 
a=(int *)malloc(sizeof(int));//返回的是void*,所以赋值给其他指针类型要强转一下

同样的,malloc函数只关注你要多大的内存,你需要把它怎么划分是你的事情,但是你需要显式的表明你是怎么划分的。这里语法要求是必须的,void *类型转为其他类型必须强制类型转换。

5. 总结

  1. void*类型的指针其实本质就是一个过渡型的指针状态,必须要赋予类型(强制类型转换)才能正常使用。void *的范围较大,所以强制转换,使其进行范围缩小。
  2. 只能单向类型转换。void*可以转化成其他类型,但是有类型的不能转化成void*。
  3. 在函数调用过程中的使用作为输入输出参数也非常好用,可以灵活使用任意类型的指针,避免只能使用固定类型的指针。

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