空指针的目的是什么？

Question

为什么需要空指针，只要可以将任何指针类型转换为任何指针类型，即：

char b = 5; 
int*a = (int*)&b;//both upcasting

或

int b = 10;
char*a = (char*)b;//and downcasting are allowed

?

另外，为什么在使用 malloc/calloc/realloc 时不需要强制转换？

Answer 1

void 指针对于创建通用 API 非常有用。您可能会想到qsort 函数，它可用于对任何类型的数组进行排序。如果 API 不知道指针的具体类型，则可以使用void 指针。

void qsort(
   void *base,
   size_t number,
   size_t width,
   int (__cdecl *compare )(const void *, const void *)
);

关于分配函数，也是一样的。 C 运行时不知道有效对象的类型。但这不是问题，因为用户可以使用通用指针void。

所以void 指针被认为是泛型指针，对于多态非常有用，这就是 C 语言强制转换为 void 的原因。

Answer 2

“为什么需要 void 指针，只要可以转换任何指针类型”。

然后，alloc 函数将不得不使用共同的分母，例如 char。但是，如果必须转换为我们真正需要的任何东西，那将是令人困惑的。 “void”仅表示“一堆字节”。

Answer 3

可以将任何指针类型转换为任何指针类型

不完全是。 void * 被定义为将任何对象指针¹ 转换为void * 并以等效值再次返回。它不需要任何演员表。

在不太常见的架构中，其他一些指针的大小和范围可能小于void *。在其他指针类型之间进行强制转换可能会丢失必要的信息。

void * 提供了一个通用的object指针类型。

void *p = any_object_pointer; // No casts required
any_object_pointer = p;       // No casts required

char * 可以替代 void *，除了与其他对象指针的转换需要强制转换。

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OP 的 char b = 5; int*a = (int*)&b; 存在未定义行为的风险，因为 int * 的对齐需求可能超过 char *。

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¹函数指针可能比void*宽。 void * 和其他指针是对象指针。 C 缺乏真正通用的指针类型。