在指針算術中使用 char* over void*

Question

我正在瀏覽此代碼以用於學習目的，並對這一行有疑問：

return (char*)desc + sizeof *desc;

為什么desc轉換為char* ？ 我試圖用我自己的代碼來模仿它：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

struct Test {
    int value;
};

int main() {

    struct Test* test = malloc(sizeof test);

    struct Test* test1 = (void*)test + sizeof *test;
    test1->value = 1;
    printf("%d\n", test1->value);

    struct Test* test2 = (void*)test1 + sizeof *test;
    test2->value = 10;
    printf("%d\n", test2->value);

}

這也有效。 但是，有什么區別呢？ 為什么使用char* ？

注意：我使用void*只是為了看看它是否有效。 由於char*與所討論的struct無關，我只是想，“如果我在那里使用void*怎么辦？”。 一個更具體的問題可能是，為什么不int*或float*以及為什么使用char* ？

Answer 1

為什么使用指向字符的指針

為什么 desc 轉換為 char*？ ...因為char*與所討論的struct無關...

在 C 中，除位域外的每個 object 都由字節序列組成。 ¹將 object 的地址轉換為char *會生成指向 object 的第一個字節的指針，您可以使用該指針訪問 object 的各個字節。

在標准 C 中，指針運算使用指向類型的單位。 對於struct Test類型的指針p ， p+1指向 p 之后的下一個結構， p p+2指向之后的結構，依此類推。 對於char *類型的指針q ， q+1指向 q 之后的下一個char ， q+2指向之后的char ，依此類推。

因此，要訪問 object 的各個字節，您可以將其地址轉換為char *並使用它。

為什么不使用其他類型的指針

一個更具體的問題可能是，為什么不int*或float*以及為什么使用char* ？

使用char *是因為 C 中的所有對象（位域除外）都被定義為表示為字節序列。 它們不一定是int或float的序列。 unsigned char *和signed char *也可以使用，由於符號問題的復雜性， unsigned char *可能更可取。

C 標准有關於使用字符指針訪問對象的特殊規則，因此它保證以這種方式訪問 object 的字節是可行的。 相反，使用int *或float *訪問對象可能不起作用。 允許編譯器期望指向int的指針不會用於訪問float object，並且當它為程序生成機器指令時，它可能會根據該期望編寫這些指令。 使用字符指針可防止編譯器假定char *與另一種指針指向的位置不同。

為什么指向無效工作的指針

注意：我使用void*只是為了看看它是否有效。

為了使指針算法起作用，編譯器需要知道指向的 object 的大小。 將 1 添加到指向struct Test的指針時，編譯器需要知道調整內部地址的字節數。

void是不完整的類型。 沒有void對象，並且void沒有大小。 （大小不為零。沒有大小。）因此，當p是void *時，C 標准沒有定義p+1的任何含義。

但是， GCC 將void *上的算術定義為擴展。 它的工作方式就好像void的大小為 1 個字節。 Clang 也支持這個。

由於這個擴展，使用void *指針進行算術運算與使用char *指針進行算術運算本質上是相同的。

這個擴展是不必要的； 任何對void *進行算術運算的代碼都可以改寫為使用char * 。 有時這需要額外的強制轉換來轉換指針類型，這可能就是將擴展添加到 GCC 的原因（以減少所需的代碼量並使其看起來更好）。

您可以使用開關-Werror -Wpointer-arith禁用此擴展，或者您通常可以使用-Werror -std=c18 -pedantic 。 我盡可能使用-Werror -std=c18 -pedantic ，我推薦它。

腳注

¹位域是保存在一些較大的字節容器中的位序列，可能恰好與字節重合。