为什么我需要使用reinterpret_cast重新解释指针指针？

Question

所以这个 static_cast 代码是完全合法的：

int n = 13;
void* pn = static_cast<void*>(&n);
void** ppn = &pn;

然而，为了编译，这必须转换为 reinterpret_cast：

int n = 13;
int* foo = &n;
void** bar = static_cast<void**>(&foo);

如果我不改变它，就会出现错误：

错误 C2440：static_cast：无法将int **转换为void ** 注意：所指向的类型不相关；转换需要reinterpret_cast、C风格转换或函数样式转换

所以我认为问题在于“类型不相关”。但我仍然不理解，如果从int*到void*是可以的，那么int**和void**怎么会不相关呢？

- Jonathan Mee

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为什么你的第二段代码被加删除线了？ - 463035818_is_not_a_number

你可以将&foo看作是指向int*的指针，而bar是指向void*的指针。这两种类型非常不同。正是多了一层间接性才使整个区别产生。 - Some programmer dude

请注意，sizeof(int*)和sizeof(void*)甚至不能保证相同。 - Ben Voigt

@JonathanMee：如果没有内存对齐的指针（void*和char*）比需要内存对齐的指针（包括int*）更大，那么来回传递的要求就可以满足。 - Ben Voigt

static_cast<void*>甚至不是一个显式转换，它是显式地执行的隐式转换。 - curiousguy

Answer 1

int与void没有任何关系。同样的，int**和void**也不能使用static_cast进行转换。

void*是特殊的。任何数据指针类型（包括int*）都可以通过static_cast转换成void*，然后再转回去，即使没有任何一种类型与void相关（进一步地，将指针转换为void*不需要强制转换，因为它是隐式的）。int*和void**以及除了void*之外的任何其他指针都没有这个属性。

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赋予void*额外自由的同时，也带来了额外的限制。void*不能被间接引用，也不能与指针算术一起使用。这些限制只可能存在，因为永远不可能有一种类型为void的对象。或者从相反的角度看，由于这些限制，void对象不能存在。

void**无法获得这些自由，因为它不能获得相同的限制。它不能获得这些限制，因为void*对象确实存在且需要存在。例如，如果我们不能对void**进行引用或迭代，那么我们就无法使用void*数组。

- eerorika

Answer 2

void* pn = static_cast<void*>(&n);

是一种隐式转换；您也可以写成

void *pn = &n;

这意味着pn存储了某个对象类型的指针；程序员有责任知道该对象类型是什么。要进行强制转换，您需要使用static_cast：

int *pi = static_cast<int*>(pn);

请注意，使用static_cast将类型强制转换为与原始类型显著不同的任何类型（float显着不同，const int不是）是重新解释的一种方式。您应该使用reinterpret_cast而不是隐式转换（或static_cast），然后是static_cast。

这就是void*的全部目的，这个概念可以追溯到C，在那里，强制转换明显是用C样式强制转换拼写的（而不是static_cast...），但具有相同的含义。

回到C和C++中声明语法：

指向int的指针的声明为int (*pi);（括号是无用的，但有助于说明问题），您可以这样阅读：我声明表达式(* pi)的类型为int。您可以这样阅读函数声明：在int f(int i);中，我声明如果i的类型为int，则f(i)的类型为int。

声明 void (*pi); 看起来像是一个指向 void 的指针，但是并不存在类型为 void 的对象，表达式 *pi 甚至不是良构的，它没有意义。这是类型系统中的一个特殊情况：语法表示“指向 void”，语义表示“指向某个东西”。

在 C 和 C++ 中，指针对象是一等对象，你可以取其地址并且有一个指向指针的指针等等（与 Java 不同，Java 中引用和其他基本类型不是类对象）。

因此，你可以有一个 int**、int***... 指向（指向...到 int）的指针；出于同样的原因，你可以有一个 void**：声明为指向（指向 void 的指针），语义上是指向（指向某个东西的指针）。

就像不能将指向 int 的指针分配给指向 float 的指针一样，需要进行强制转换：

float *f = &i; // ill-formed

由于类型不匹配，与void **不同的类型无法分配给void **：对void **进行解引用的结果必须是void *对象。

- curiousguy

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有趣的是，指针类型之间的 reinterpret_cast 实际上被定义为产生与转换为 void* 然后 static_cast 相同的结果。 - Ben Voigt