指针定义

简介

到目前为止，我们已经使用过各种类型的指针，例如：

• 指向 int 的指针
• 指向 float 的指针
• 指向 char 的指针
• 指向自定义数据类型（通过结构体定义）的指针

一个限制是，不同类型的指针通常不兼容。例如，一个 int 类型的指针通常无法指向一个浮点数。这一特性引出了一个有趣的问题：当我们希望编写一个与数据类型无关的函数时该怎么办？因为处理逻辑完全相同，我们不得不为每种数据类型创建多个几乎相同的函数，唯一的区别只是参数的数据类型。

举个例子，来看一下 memcpy 函数。它的作用是将一块内存中的数据复制到另一块内存中。我们并不关心这些数据的具体类型，只需要逐字节进行复制即可。那么我们应该如何实现它？是否需要为每种数据类型都写一个 memcpy_int、memcpy_float 等函数？

答案是否定的！这样做显然不是良好的代码设计。不仅可能需要创建数量无限的重复函数，而且我们还必须记住在不同场景下使用正确的版本。

解决方案是使用 void 指针。

void 指针

void 指针（void*）是一种可以指向任何其他指针的指针。它没有具体的类型（不像指向 int 的指针那样明确指向 int）。我们可以将其看作是一个占位符或通配符指针，它能接受任意类型的指针。

考虑以下代码，在 第11行 创建了一个 void 指针。我们用一个 int 指针和一个 float 指针对其进行初始化。代码能够成功编译，这证明了 void* 可以指向任意类型 T*（其中 T 是一种数据类型，如 int、float）。

1#include <stdio.h>
2
3int main() 
4{
5	int x = 15;
6	int* intPtr = &x; // intPtr 只能指向 int
7
8	float y = 16.5;
9	float* floatPtr = &y; // floatPtr 只能指向 float
10
11	void* voidPtr = intPtr; // voidPtr 可以指向任何类型
12	voidPtr = floatPtr;
13
14	return 0;
15}

void* 的限制

我们不能直接解引用 void 指针，也不能对 void 指针进行指针运算。在使用之前，必须将 void* 转换回具体的指针类型。这种转换可以通过类型强制转换来完成。

注意： 某些编译器可能允许对 void* 进行指针运算，假设 void 的大小为 1。但这种情况通常无实际意义，也不符合标准 C 规范。请避免对 void* 进行指针运算，否则代码将不具备跨编译器的可移植性。

例如，下面的代码无法编译：

1#include <stdio.h>
2
3int main() 
4{
5	int x = 5;
6	void* ptr = &x; // 创建一个指向 x 的 void 指针
7
8	// 不能直接解引用 void 指针
9	*ptr = 7;
10	printf("%d\n", *ptr);
11
12	// 可能因编译器而异，但不符合标准 C。
13	// 不要对 void 指针进行指针运算。
14	ptr = ptr + sizeof(int);
15
16	return 0;
17}

类型转换

要使用 void 指针，必须将其转换回原始的数据类型。这可以通过类型强制转换实现。

进行类型转换时，在变量前用括号指定目标类型。例如，将浮点值 5.0 转换为整型，可以写作 (int)5.0f。

因此，将 void* 转换为 int*，可以写作 (int*)voidPtr。

看下面这段代码。我们定义了一个函数 printUsingVoidPointer （第3行），它接收一个 void* 参数，将其转换回 int* 类型，然后打印该指针所指向的值。

我们在 第10行 执行了类型转换。请记住，我们不能直接解引用 void*，必须先进行类型转换。

1#include <stdio.h>
2
3void printUsingVoidPointer(void *ptr)
4{
5	if(ptr == NULL)
6	{
7		return;
8	}
9
10	int* actualPtr = (int*)ptr;
11	printf("%d\n", *actualPtr);
12}
13
14int main() 
15{
16	int x = 15;
17	int* intPtr = &x; 
18	
19	void* voidPtr = intPtr; 
20
21	printUsingVoidPointer(voidPtr);
22	return 0;
23}

输出结果为 15，这是正确的。

注意，我们也可以写成 int* actualPtr = ptr;，而不需要显式写出 (int*)。因为编译器能理解我们的意图——将 void* 赋值给 int*，所以会自动推断出需要类型转换。

然而，如果希望在一行代码中完成转换并打印，就必须使用类型转换：

1printf("%d\n", *((int*)ptr));