"void的大小是多少？"

Question

这个语句会产生什么结果？

void *p = malloc(sizeof(void));

编辑：问题的扩展。

如果在GCC编译器中sizeof(void)返回1，那么将分配1字节的内存并使指针p指向该字节。如果p开始时是0x2345，那么p++会递增到0x2346吗？我在谈论p而不是*p。

- Lakshmi

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这是非标准的C语言。在许多编译器中，这会造成编译时错误。 - Johan Kotlinski

为什么你需要知道呢？理解这个问题可能会帮助我们回答它。 - Martin York

关于您所编辑的内容，是的，在GCC中（仅限于GCC），对void指针进行递增操作会使其值加1。如果您重视代码的可移植性，请不要滥用GCC赋予您的自由，这完全是非标准的。GCC也承认这一点，并使用“-std=c99 -pedantic”来提示用户。 - Jonathan Leffler

正则空类型提案：http://www.open-std.org/JTC1/SC22/WG21/docs/papers/2016/p0146r1.html - alfC

sizeof(void)调用未定义行为。未定义行为是指在使用非可移植或错误的程序结构或错误的数据时，标准C没有强制限制的行为。它允许编译器做任何它选择的事情。可以将表达式评估为1（这是GCC的做法），抛出编译时错误，甚至让恶魔从你的鼻子里飞出来。 - undefined

Answer 1

void类型没有大小；这样做会导致编译错误。出于同样的原因，您不能执行以下操作：

void n;

编辑： 令我惊讶的是，在GNU C中执行sizeof(void)实际上可以编译：

$ echo 'int main() { printf("%d", sizeof(void)); }' | gcc -xc -w - && ./a.out 
1

然而，在C++中它并不会这样：

$ echo 'int main() { printf("%d", sizeof(void)); }' | gcc -xc++ -w - && ./a.out 
<stdin>: In function 'int main()':
<stdin>:1: error: invalid application of 'sizeof' to a void type
<stdin>:1: error: 'printf' was not declared in this scope

- reko_t

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GCC具有一个选项来处理“sizeof(void) == sizeof(char)”...请参见-Wpointer-arith。 - Jonathan Leffler

@Jon，这是给那些在80年代初刚开始学习编程的初学者准备的，标准并没有被广泛确定。请翻译此内容。 - unixman83

sizeof (void) 是违反规定的。符合标准的 C 编译器（默认情况下gcc不符合）至少要警告它，并且可以（我个人认为应该）拒绝它。参考文献：N1570 6.5.3.4p1 (void是不完整类型）。自从1989年标准引入了void，情况一直如此。 - Keith Thompson

在1989年的ANSI C标准中，void被引入，并且此标准还将sizeof(void)视为一种约束违规。因此，@unixman83所说的话是不合理的。请注意，void在此之前并不存在。 - Keith Thompson

Sizeof void是编译的，因为你需要它来处理void*指针。 - kelin

回复：“你不能像 void n; 这样做”：FYI：但是，你可以这样做 extern void n;。 - pmor

Answer 2

如果您使用GCC并且未使用删除编译器特定扩展的编译标志，则sizeof(void)为1。 GCC具有执行此操作的非标准扩展。

通常，void是不完整的类型，并且您不能对不完整的类型使用sizeof。

- hrnt

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选项“-Wpointer-arith”由“-pedantic”隐含。我总是使用“-pedantic”。 :) - Josh Lee

@jleedev确实，我也尽可能地使用-pedantic。不过，有些第三方库头文件会让gcc -pedantic非常难过:( - hrnt

+1 真的，为什么GCC有成千上万个无用的扩展？ - user142019

@user142019：因为它们很有用？并且可以通过不同的编程语言和硬件架构获得一致的后端模型。 - kriss

Answer 3

虽然 void 可以代表一种类型，但它实际上不能保存任何值。因此，在内存中它没有大小可言。获取 void 的大小是没有定义的。

void 指针 仅仅是一种语言结构，意味着一个指向 未命名 内存的指针。

- Konrad Rudolph

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那又怎样？任何空结构体在内存中也不应该占用任何空间，这应该是一个问题。实际上我想知道，在C++中空结构体是否真的使用0字节（就像在C中一样），因为sizeof对它们返回1。 - kriss

@kriss 我不确定你在说什么，但正如你自己注意到的那样，空结构体出于对象标识的原因确实占用内存。 - Konrad Rudolph

确实，在C语言中并非如此，使用内存来存储空对象感觉很邪恶。 - kriss

"语言结构"是我心中关于void是否可以占用内存的问题的关键。这个问题的出现是基于对C++原则的void * p解释，导致得出结论：p指向void类型的内存位置，这是错误的！ - Naghi

Answer 4

void没有大小。在C和C++中，表达式sizeof(void)都是无效的。

在C语言中，引用N1570 6.5.3.4第1段：

sizeof运算符不得应用于具有函数类型或不完整类型的表达式、该类型的带括号名称或指定位域成员的表达式。

(N1570是2011年ISO C标准的草案。)

void是不完整类型。这一段是一个约束条件，意味着任何符合C编译器必须诊断它的任何违规行为。(诊断信息可以是非致命警告。)

C++11标准的措辞非常相似。这两个版本是在提出这个问题之后发布的，但规则可以追溯到1989年的ANSI C标准和最早的C++标准。事实上，void是不完整的类型，不能应用sizeof的规则正好回溯到void被引入语言的时候。

gcc有一个扩展程序，将sizeof (void)视为1。默认情况下，gcc不是符合C编译器，因此在其默认模式下，它不会警告sizeof (void)。即使对于完全符合C编译器，也允许使用此类扩展程序，但仍然需要进行诊断。

- Keith Thompson

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我猜他们允许 sizeof(void) == 1 是为了与 void 指针上的指针算术保持一致，这也是 gcc 扩展。引用他们的文档：其结果是 sizeof 也可以用于 void 和函数类型，并返回 1。。但是，由于标准要求，C 应默认提供诊断消息。 - Grzegorz Szpetkowski

@GrzegorzSzpetkowski：（几年后回复。）是的，标准要求进行诊断，但gcc默认情况下不是符合C编译器。从逻辑上讲，C标准对不声称符合其标准的实现没有任何要求。通过正确的命令行选项，如“-std=c11 -pedantic”，可以使gcc成为（非常接近）符合标准的编译器。使用这些选项，它确实会发出所需的诊断。 - Keith Thompson

Answer 5

获取void类型的大小是GCC扩展。

- pmg

Answer 6

sizeof() 不能应用于不完整类型。而 void 是无法完成的不完整类型。

- Aleksei Potov

Answer 7

在C语言中，在GCC编译器中，sizeof(void) == 1，但这似乎取决于你的编译器。

在C++中，我得到以下结果：

在函数'int main()'中：
第二行：错误：void类型不能使用'sizeof'
由于-Wfatal-errors，编译终止。

- Greg Hewgill

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只有在GCC中，sizeof(void) == 1; 在标准中，这是未定义的行为。 - Jonathan Leffler

更新以添加GCC特定说明。 - Greg Hewgill

@JonathanLeffler：这不仅是未定义的行为，它还违反了约束条件。请参阅N1570 6.5.3.4p1。 - Keith Thompson

不仅仅是GCC，还包括任何与之兼容的编译器（包括clang、icc、tcc等）。 - Keith Thompson

Answer 8

关于第二个问题：请注意，sizeof(void *)！= sizeof(void)。在32位架构上，sizeof(void *)为4字节，因此p++将相应地设置。指针增加的量取决于它所指向的数据。因此，它将增加1个字节。

- user59634

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所以p指向1个字节的数据，因为sizeof(void)返回1，所以p++意味着p会增加1而不是4？ - Lakshmi

指针递增的数量取决于它所指向的数据。所以是的。 - user59634

p 是 void（空指针）类型，而不是 void。因此，它将按照 void 类型的大小进行递增（在 32 位系统中通常为 4）。 - Technowise

@Technowise：不是的。 任何类型为 T* 的指针在递增时都会加上 sizeof(T)（而不是 sizeof(T*)，后者几乎总是相同的，除了 或许 函数指针）。当它被递增时，唯一的例外当然是 void（再次例外的情况是启用了GCC扩展功能）。 - Konrad Rudolph

@Amit：你是怎么得出 void* 指针所指向的数据大小为 1 字节的结论的？sizeof(void) 是一个约束违规。（GCC 扩展将其视为 1。） - Keith Thompson

Answer 9

虽然 sizeof(void) 本身可能没有意义，但在进行任何指针运算时非常重要。

例如：

 void *p;
 while(...)
      p++;

如果sizeof(void)被认为是1，那么这将起作用。 如果sizeof(void)被认为是0，则会进入无限循环。

- user906752

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这个示例代码片段在 C 和 C++ 中是非法的。一些编译器仍然允许它，但不建议使用。 - James

不，这一点都不重要（尽管gcc的作者们似乎认为它很重要）。如果你想在字节指针上进行指针算术运算，请使用“unsigned char*”。 - Keith Thompson

@KeithThompson - 即使是 char 也不能保证是1个字节。我曾经在一个将其设置为32位的系统上工作过。 - ash

@ash：是的，char保证是1个字节。如果您曾在带有32位char的系统上工作，则该系统上的字节为32位（CHAR_BIT == 32）。这就是C标准定义“byte”的方式。C标准，6.5.3.4的第2和第4段：“**sizeof运算符返回其操作数的大小（以字节为单位）。[...]当sizeof应用于具有类型 char ，unsigned char或signed char**（或其有资格的版本）的操作数时，结果为1。” - Keith Thompson

@KeithThompson 讲得很有道理。了解正在使用的标准非常重要。 - ash

Answer 10

大多数C++编译器选择在尝试获取sizeof(void)时引发编译错误。

在编译C时，gcc不符合标准，并选择将sizeof(void)定义为1。这看起来很奇怪，但有一个原理。当进行指针算术运算并添加或移除一个单位时，意味着添加或移除所指向对象的大小。因此，将sizeof(void)定义为1有助于将void*定义为指向字节（未类型化的内存地址）的指针。否则，使用指针算术运算时会出现令人惊讶的行为，例如p + 1 == p，其中p是void*。虽然在c++中不允许对void指针进行这样的指针算术运算，但在使用gcc编译C时可以正常工作。

标准推荐的方法是使用char*来实现这种目的（指向字节的指针）。

C和C++在使用sizeof时存在另一个类似的差异，当您定义一个空结构体时：

struct Empty {
} empty;

我使用gcc作为我的C编译器，sizeof(empty)返回0。但是使用g++相同的代码将返回1。

我不确定C和C++标准在这一点上的规定，但我认为定义一些空结构/对象的大小有助于引用管理，以避免两个引用到不同连续对象（第一个为空）获得相同的地址。如果引用使用隐藏指针实现，如常所做的那样，确保不同的地址将有助于比较它们。

但这只是通过引入另一个问题（即空对象，即使是POD也会占用至少1字节的内存）来避免令人惊讶的行为（角落情况下引用的比较）。

- kriss

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“C选择将sizeof(void)定义为1。”- 不，那是错误的。在C和C++中，sizeof(void)没有定义，GCC在这一点上并不符合规范，void指针的指针算术也没有被定义 - 'void* p; p++;' 是无效的。即使使用“-pedantic”标志进行编译，GCC也会给出警告。关于GCC对C ++的默认行为，您也是错误的：默认情况下*this会被视为一个错误。 - Konrad Rudolph

@Konrad：是的，我非常确定旧版本的gcc不是这样的，但是现在更新的版本确实如你所说。 - kriss

至少在C语言中，一个空的struct定义是语法错误；gcc的支持是一种扩展。它们可能在C++中是有效的，但我不确定。 - Keith Thompson