深入理解void類型

一般來說，程序的起始地址是從“代碼區(qū)”的0地址開始存放的(注：如果插入一個(gè)內(nèi)存分布圖，則更能說明問題，此處省略)，但實(shí)際上現(xiàn)代操作系統(tǒng)并非如此，卻保留了從0開始的一塊內(nèi)存。至于這塊內(nèi)存到底有有多大，與具體的操作系統(tǒng)有關(guān)。如果程序試圖訪問這塊內(nèi)存，則系統(tǒng)提示異常。

為什么操作系統(tǒng)不是保留一個(gè)字節(jié)呢？由于內(nèi)存管理是按頁來進(jìn)行的，因此無法做到單獨(dú)保留一個(gè)字節(jié)。盡管如此，但還是有極少數(shù)系統(tǒng)設(shè)定RAM區(qū)從0地址開始，但指向有效變量的指針不會指向0地址。即使“代碼區(qū)”從0地址開始，但在任何情況下，0地址都不是C語言中任何函數(shù)的起始地址，因此指向有效函數(shù)地址的指針也不會指向0地址。

?課外知識延伸

雖然80C51微控制器XDATA區(qū)（外部RAM）是從0地址開始的，但只要對保存在0地址中的變量不進(jìn)行取地址操作（&操作），即可有效地保證指針不會指向0地址。

與此同時(shí)，雖然32位ARM7微控制器也是從0地址開始的，但這塊內(nèi)存僅用于存放中斷向量代碼，而不是程序中的有效變量地址，因此即便用空指針來判斷指針的有效性，其仍然是可行的。

基于此，于是將空指針定義為指向0地址的指針。毫無疑問，任何一種指針類型都有一個(gè)特殊的指針值，即空指針。它既不會指向任何對象或函數(shù)，也不是任何對象或函數(shù)的地址。而未初始化的指針，則完全可能指向任何地方。

由此可見，空指針與未初始化的指針是完全不同的兩個(gè)概念。那么，將如何在程序中獲得一個(gè)空指針呢？

2.空指針常量與NULL

標(biāo)準(zhǔn)C規(guī)定，在初始化、賦值或比較時(shí)，如果一邊是變量或指針類型的表達(dá)式，則編譯器可以確定另一邊的常數(shù)0為空指針，并生成正確的空指針值。即在指針上下文中“值為0的整型常量表達(dá)式”在編譯時(shí)轉(zhuǎn)換為空指針。

為了讓程序中的空指針使用更加明確，標(biāo)準(zhǔn)C專門定義了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)處理宏NULL，其值為“空指針常量”，通常為0或(void *)0，即在指針上下文中NULL與0是等價(jià)的，而未加修飾的0也是完全可以接受的。由于void *指針的特殊賦值屬性，比如：

#define NULL ((void *)0)

當(dāng)NULL定義為((void *)0)時(shí)，即NULL是可以賦值給任何類型指針的值，它的類型為void*，而不是整數(shù)0，因此初始化“FILE *fp = NULL;”是完全合法的。

而為了區(qū)分整數(shù)0和空指針0，當(dāng)需要其它類型的0的時(shí)候，即使可能工作，但也不能使用NULL，如果這樣處理其格式是錯(cuò)誤的，這在非指針上下文中是不能工作的。特別地，不能在需要ASCII空字符（NUL）的地方使用NULL。如果確實(shí)需要，則可以自定義為：

#define NUL

由此可見，常數(shù)0是一個(gè)空指針常量，而NULL僅僅是它的一個(gè)別名。

3.空指針的用途

一般來說，未初始化是不能使用的非法指針，因?yàn)樗耆锌赡苤赶蛉魏蔚胤?，從而?dǎo)致程序無法判斷它為非法指針。因此，不管指針變量是全局的還是局部的、靜態(tài)的還是非靜態(tài)的，都應(yīng)該在聲明它的同時(shí)進(jìn)行初始化，要么賦予一個(gè)有效的地址，要么賦予NULL。

標(biāo)準(zhǔn)C規(guī)定，全局指針變量的默認(rèn)值為NULL，而對于局部指針變量則必須明確地指定其初值。因此，void通常用于指針變量的初始化，用來判斷一個(gè)指針的有效性。比如：

unsigned char *pucBuf=(void *)0;//定義pucBuf為unsigned char類型指針并初始化為空指針

如果后續(xù)的代碼忘記初始化指針而直接使用的話，則可能造成程序失敗。雖然空指針也是非法指針，但可以通過程序判斷并告訴程序員代碼可能有問題。也就是說，如果一開始就將指針初始化為空指針，則可避免程序異常。比如：

if(pucBuf==0){

return error;//如果pucBuf為空指針，則返回參數(shù)錯(cuò)誤

}

由于void類型指針的不確定性，因此它可以指向任意類型的數(shù)據(jù)，那么只要在使用時(shí)做一個(gè)簡單的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換就可以了。比如：

unsignned char*pcData = NULL;//定義pcData為unsigned char類型指針

void*pvData;//定義pvData為void類型指針

pvData = pcData;//無需進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換

pcData = (unsigned char*) pvData;//將pvData強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為unsigned char類型指針

顯然不存在void類型的對象，也就是說，當(dāng)對象為空類型時(shí)，其大小為0字節(jié)；當(dāng)對象未確定類型時(shí)，那么它的大小也是未確定的，因此不能聲明void類型變量。比如：

void a;//非法聲明

既然上述聲明是非法的，那么，也就不能將sizeof運(yùn)算符用于void類型。也就意味著，編譯器不知道所指對象的大小，由于指針的算術(shù)運(yùn)算總是基于所指對象的大小的，因此不允許對void指針進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算。

總之，在指針聲明中，void *表示通用指針的類型。如果void作為函數(shù)的返回類型，則表示不返回任何值。如果void位于參數(shù)列表中，則表示沒有參數(shù)。

4. 用無類型指針作為函數(shù)參數(shù)

由于C語言中最小長度的變量為char類型（包括unsigned char、signed char等），其sizeof(char)的結(jié)果為1，而其它任何變量的長度都是它的整數(shù)倍。比如，如果使用SDCC51編譯器，其sizeof(int)為2。因?yàn)橥ㄓ胹wap函數(shù)函數(shù)不知道需要交換的變量的類型，所以需要一個(gè)參數(shù)給出相應(yīng)的指示。由于C語言的變量類型多種多樣，因此不可能為每一種變量類型編號，而且swap并不關(guān)心變量的真正類型，所以可以用變量的長度代替變量類型。通用swap函數(shù)的原型為：

void swap(void *pvData1, void *pvData2, int iDataSize)

將a，b兩個(gè)變量（變量類型必須一樣）的值交換的代碼如下：

swap(&a, &b, sizeof(a));

通用swap排序函數(shù)的參考代碼見程序清單1.1。

程序清單1.1通用swap排序函數(shù)

1void swap (void *pvData1, void *pvData2, int iDataSize)

2{

3unsigned char *pcData1 = NULL;

4unsigned char *pcData2 = NULL;

5unsigned charucTmp1;

6

7pcData1 = (unsigned char *)pvData1;

8pcData2 = (unsigned char *)pvData2;

9

10do {

11ucTmp1 = *pcData1;

12*pcData1= *pcData2;

13*pcData2= ucTmp1;

14pcData1++;

15pcData2++;

16} while (--iDataSize > 0);

17}