Void * 活用

C/C++語言void及void指標深層探索  

1.概述  
許多初學者對C/C++語言中的void及void指標類型不甚理解，因此在使用上出現了一些錯誤。本文將對void關鍵字的深刻含義進行解說，並詳述void及void指標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“無類型指標”，void *可以指向任何類型的資料。  
void幾乎只有“注釋”和限制程式的作用，因為從來沒有人會定義一個void變數，讓我們試著來定義：  
void a;  
這行語句編譯時間會出錯，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真正發揮的作用在於：  
（1） 對函數返回的限定；  
（2） 對函數參數的限定。  
眾所周知，如果指標p1和p2的類型相同，那麼我們可以直接在p1和p2間互相賦值；如果p1和p2指向不同的資料類型，則必須使用強制類型轉換運算子把賦值運算子右邊的指標類型轉換為左邊指標的類型。  
例如：  
float *p1;  
int *p2;  
1 = p2;  
其中p1 = p2語句會編譯出錯，提示“'=' : cannot convert from 'int *' to 'float *'”，必須改為：  
1 = (float *)p2;  
而void *則不同，任何類型的指標都可以直接賦值給它，無需進行強制類型轉換：  
void *p1;  
int *p2;  
1 = p2;  
但這並不意味著，void *也可以無需強制類型轉換地賦給其它類型的指標。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;  
2 = p1;  
提示“'=' : cannot convert from 'void *' to 'int *'”。  

3.void的使用  
下面給出void關鍵字的使用規則：  

規則一 如果函數沒有傳回值，那麼應聲明為void類型  
在C語言中，凡不加傳回值類型限定的函數，就會被編譯器作為返回整型值處理。但是許多程式員卻誤以為其為void類型。例如：  
add ( int a, int b )  
{  
return a + b;  
}  
int main(int argc, char* argv[])  
{  
rintf ( "2 + 3 = %d", add ( 2, 3) );  
}  
程式啟動並執行結果為輸出：  
2 + 3 = 5  
這說明不加傳回值說明的函數的確為int函數。  
林銳博士《高品質C/C++編程》中提到：“C++語言有很嚴格的型別安全檢查，不允許上述情況（指函數不加型別宣告）發生”。可是編譯器並不一定這麼認定，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，所以不能寄希望於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++程式時，對於任何函數都必須一個不漏地指定其類型。如果函數沒有傳回值，一定要聲明為void類型。這既是程式良好可讀性的需要，也是編程規範性的要求。另外，加上void型別宣告後，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。  

規則二 如果函數無參數，那麼應聲明其參數為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()  
{  
rintf("%d",fun(2));  
getchar();  
}  
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指標類型  
按照ANSI(American National Standards Institute)標準，不能對void指標進行演算法操作，即下列操作都是不合法的：  
void * pvoid;  
void++; //ANSI：錯誤  
void += 1; //ANSI：錯誤  
//ANSI標準之所以這樣認定，是因為它堅持：進行演算法操作的指標必須是確定知道其指向資料類型大小的。  
//例如：  
int *pint;  
int++; //ANSI：正確  
int++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)則不這麼認定，它指定void *的演算法操作與char *一致。  
因此下列語句在GNU編譯器中皆正確：  
void++; //GNU：正確  
void += 1; //GNU：正確  
void++的執行結果是其增大了1。  
在實際的程式設計中，為迎合ANSI標準，並提高程式的可移植性，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”，提供了對更多文法的支援。但是我們在真實設計時，還是應該儘可能地迎合ANSI標準。  

規則四 如果函數的參數可以是任意類型指標，那麼應聲明其參數為void *  
典型的如記憶體操作函數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，任何類型的指標都可以傳入memcpy和memset中，這也真實地體現了記憶體操作函數的意義，因為它操作的對象僅僅是一片記憶體，而不論這片記憶體是什麼類型。如果memcpy和memset的參數類型不是void *，而是char *，那才叫真的奇怪了！這樣的memcpy和memset明顯不是一個“純粹的，脫離低級趣味的”函數！  
下面的代碼執行正確：  
//樣本：memset接受任意類型指標  
int intarray[100];  
memset ( intarray, 0, 100*sizeof(int) ); //將intarray清0  
//樣本：memcpy接受任意類型指標  
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麼地富有學問啊！  

規則五 void不能代表一個真實的變數  
下面代碼都企圖讓void代表一個真實的變數，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，這個世界上的變數都是“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，如果你正確地理解了物件導向中“抽象基類”的概念，也很容易理解void資料類型。正如不能給抽象基類定義一個執行個體，我們也不能定義一個void（讓我們類比的稱void為“抽象資料類型”）變數。  

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