C++中的空指针有什么作用？

Question

我的问题很简单：在C++中，void指针有什么作用？（就是那些你用void* myptr;声明的东西）。

它们有什么用处？我能让它们指向任何类型的变量吗？

- Dr. Acula

Answer 1

基本上，这是从 C 语言遗留下来的。

它们有什么用处？

在 C 中，它们被广泛使用，但在 C++ 中，我认为它们很少需要（如果需要的话），因为我们有多态、模板等功能，这些功能提供了更清晰、更安全的方式来解决在 C 中需要使用空指针的问题。

我可以让它们指向任何类型的变量吗？

可以。然而，正如其他人所指出的那样，你不能直接使用空指针 - 你必须首先将其转换为一个具体数据类型的指针。

- Péter Török

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这让事情变得有趣了。谢谢你的快速回复 :)我知道这可能是不好的做法，但在某些情况下对我非常有用！ - Dr. Acula

如果您正在使用C++（而不是C），那么使用void*几乎总是不正确的。为什么不通过寻找正确的处理方式来提高您的C++技能呢？ - Tyler McHenry

虽然我不反对避免使用void*，因为在C++中通常有更好的方法来完成任务，但仍然存在一些不寻常的情况，它们是有价值或必需的。其中一个例子是确定一对引用是否指向同一个对象，当这些引用是多重继承对象的不同父类时。 - Steven Sudit

@Péter Török：你说得没错。MI可以要求你将类型转换为void*进行比较，这只是说明了这种语言特性可能会带来多大的麻烦。 - Steven Sudit

@Péter Török：没有任何矛盾。当我积极编写C++代码时，我几乎完全避免了MI。现在我通常使用C#进行编程，虽然它缺少MI，但允许多个接口的实现，我已经开始看到多重身份的好处。太糟糕了，C++的实现是如此痛苦。 - Steven Sudit

Answer 2

是的，这是一种C语言结构（不是仅限于C++），允许您声明一个指向任何类型的指针变量。您实际上不能对这样的指针做太多事情，除非将其强制转换为它实际指向的真正对象。在现代C++中，void* 已经基本过时了，在许多情况下被基于模板的通用代码所取代。

- jwismar

Answer 3

在C++中，void指针的少数用途之一是对new操作符进行重载。所有new操作符的返回类型均为void*。除此之外，其他人所说的都是正确的。

- wheaties

Answer 4

来自cplusplus.com：

指针的void类型是一种特殊类型的指针。在C++中，void表示没有类型，因此void指针是指向没有类型（因此也具有未确定长度和未确定解引用属性）的值的指针。

这使得void指针可以指向任何数据类型，从整数值或浮点数到字符字符串。但是，它们有一个很大的限制：它们指向的数据不能直接进行解引用（这是合理的，因为我们没有类型可以解引用），因此我们将始终不得不将void指针中的地址转换为指向具体数据类型的其他指针类型，然后才能对其进行解引用。

- Raul Agrait

Answer 5

类型隐藏。在现代C++中，它仍然具有有效的用途。挖掘一下Boost中的源代码，你会发现一些用法。通常情况下，void*的使用被深深地嵌入到更复杂的结构中，这些结构可以确保接口的类型安全，并在内部进行黑魔法。

- Edward Strange

Answer 6

他们曾经在C语言中使用void*作为指向任何东西的指针，你将这个指针传递给库函数，它们会将其作为用户数据返回给你。如果程序员不知道上下文，那么void*就毫无用处，因为你不知道它指向的是什么，所以你不能对数据进行任何操作。除非将指针传递给其他已知其含义的代码。

我不理解的是为什么人们不直接使用未定义类型，即不透明指针。这样可以保证类型安全和用户数据。

在现代C++中，void*指针几乎被多态性和模板生成的通用代码完全取代。但是，你可能仍然需要使用它们来与本地C代码进行交互。为了在任何给定的上下文中安全地使用void*，只需将一种类型转换为void*即可。这样，你就确切知道它指向的是什么。如果需要更多类型，则可以快速使用
struct safevoidptr { base* ptr };
或者
struct safevoidptr { void* ptr; int type; };
我相信dynamic_cast也可以将void*转换为多态类型，尽管我从未使用过dynamic_cast，所以不能确定。

- Puppy

Answer 7

一个空指针可以指向任何东西，只要它的内存足够大 :-)

C标准规定，你可以将任何指针转换为一个空指针，然后再进行强制类型转换而不会丢失任何信息。

- Patrick

Answer 8

void指针是最接近汇编语言指针的概念。它是一种通用指针，为地址或某个东西（函数或数据）的位置保留空间。正如其他人所说，必须在对其进行解引用之前将其强制转换。

void指针是在C语言中表示面向对象概念的流行工具。void指针的一个问题是内容可能与接收方的感知不匹配。如果调用者将指针设置为指向正方形，但接收函数期望指向猫的指针，则在进行强制转换时会发生未定义和奇怪的事情。

- Thomas Matthews

Answer 9

由于已经有很多好的答案，我只提供其中一个比较常见的：模板特化。如果我没有记错的话，Stroustrup的书中有一个例子：将vector作为vector进行特化，然后让vector从vector派生（私有）。这样，vector将只包含直接易于内联的代码（即从vector调用相关函数）。这将减少在使用许多不同类型指针的程序中编译vector时的重复数量。

- Chris Henry

Answer 10

在 C 中可以使用 void，但在 C++ 中不能做的事情：

void* 会自动转换为其他指针类型。 (你知道它是一个 void* - 强制显式转换不会增加类型安全性)

Struct* p = malloc( sizeof(Struct) );
// vs C++
Struct* p = (Struct*)malloc( sizeof(Struct) );
// Some will argue that that cast style is deprecated too, and c++ programmers 
// need to actually do this:
Struct* p = reinterpret_cast<Struct*>malloc( sizeof(Struct) );
// See what C++ did there? By making you write Struct a 3rd time, you can now be sure
// you know what you are doing!

在C语言中，void*也可以进行间接计数，这使得在将指针传递给需要指向指针的函数时更加安全。

void funcInitializingOutPtr( void** ppOut)
{
  *ppOut = malloc( x );
}

int* out = NULL;
funcInitializingPtr(out);  // C would signal this as an error
funcInitializingPtr(&out); // correct
// vs C++ 
funcInitializingPtr( (void**)&out ); // so much safer needing that exlicit cast.
funcInitializingPtr( (void**)out);   // oops. thanks C++ for hiding the common error

- Chris Becke