C: 将 void (*)(void *) 转换为 void (*)(char *)

Question

如果我尝试使用实际的 void (*)(void *) 调用带有参数 void (*)(char *) 的函数，我会收到此错误：

note: expected ‘void (*)(char *)’ but argument is of type ‘void (*)(void *)’

是否允许将void (*)(void *) 转换为void (*)(char *)？如果不是，为什么不呢？ 如果它是安全的，如何在不抑制所有铸造错误的情况下抑制错误。

谢谢！

Answer 1

我同意应该在需要void (*)(char *) 时传入void (*)(void *) 类型的实际参数时是“赋值兼容性”。

对于某些人来说，这可能看起来很奇怪，因为void * 是不太具体的类型，因此不应允许您将其分配给char * 类型的参数或变量。但在这种情况下，情况恰恰相反。这有时被描述为“逆变”。最好用一个例子来说明。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

char globalData[10];

void PassHello(void (*func)(char *))
{
    char *text = "hello";
    func(text);
}

void CopyData(void *source)
{
    memcpy(globalData, source, sizeof globalData);
}

void CopyHello(void)
{
    PassHello(CopyData);
}   

int main()
{
    CopyHello();
    puts(globalData);
}

func(text) 拨打CopyData 应该没有问题。即使CopyData 被声明为接受void * 作为参数，它也应该接受更具体的类型，在本例中为char *。

这是违反直觉的，但确实如此：void (*)(void *) 作为一种类型比void (*)(char *) 更具体。 这就是逆变的意义所在。

不幸的是，C 语言不关心逆变，只允许对裸void * 进行隐式指针转换。编译器可以将其作为语言扩展来实现，但当前的主要编译器没有。

因此，上面的代码给出了类型错误。

注意： 正如其他海报所指出的那样，类型错误是由 C 标准不保证不同指针类型兼容这一事实证明的。 C 编译器可以根据指针的类型随意生成不同的代码。从理论上讲，这也可以用于“嵌套”类型（在这种情况下，函数指针的参数类型），但编译器的复杂性可能会爆炸。所以在某处画一条线是有意义的； C 不是 Haskell。

我认为最简洁的解决方案（即不涉及显式类型转换）是围绕 void (*)(void *) 函数指针创建一个“包装器”函数。例如：

void CopyCharData(char *source)
{
    CopyData(source);
}

然后改为传递包装器：

PassHello(CopyCharData);

这将编译并运行得很好。

现场演示： https://repl.it/repls/ImmediateWindingOrders

Answer 2

当您传递声明为函数指针的函数参数的参数时，C 标准中的约束要求参数是指向兼容函数类型的指针（或为空指针常量）。对于要兼容的函数类型，它们声明的参数类型必须兼容。但是char *和void *是不同的类型，互不兼容。

事实上，C 标准要求 char * 和 void * 具有相同的表示形式，并允许它们轻松地来回转换，但它仍然指定它们不兼容。除此之外，这些类型规则有助于捕捉错误——当程序员错误输入了他们想要使用的名称或表达式时，如果类型不匹配，编译器可能会捕捉到它。

因此，void (*)(char *) 与 void (*)(void *) 不兼容，并且，如果您尝试在预期使用另一个的地方使用一个，编译器会警告您。

您可以使用显式转换将其中一个指针转换为另一种类型。将参数传递给函数时，如果满足某些规则，C 标准的规则将隐式地将参数转换为参数类型。但是，使用强制转换显式请求的转换规则更广泛。您可以将任何函数指针强制转换为任何函数指针类型。因此，如果 x 是 void (*)(void *)，您可以将其转换为 (void (*)(char *)) x，然后您可以将其传递给声明为具有该类型的参数。

但是，您可以进行这种转换这一事实并不能保证指针在用于调用函数时会起作用。允许转换函数指针的规则主要是为了允许将函数指针临时转换为另一种类型，以某种常见的形式存储在传递中，然后在用于调用函数之前转换回其原始类型。允许转换的规则并没有说转换后的函数指针如果用于调用带有不兼容参数的函数。

Answer 3

这两种函数指针类型不等价的原因是调用约定可能不同。 C 不假定 void * 和 char * 参数以相同的方式传递（尽管在大多数处理器上它们都这样做）。理论上，这些类型甚至可以有不同的编码。所以我们不能假设一个期望 char * 的函数和一个期望 void * 的函数共享相同的调用约定。这就是编译器抱怨的原因。
“你这个骗子！C 确实让我将 char * 传递给一个需要 void * 的函数！我已经做了很多年了！”。
C 保证可以在void * 中安全地转换所有指针（注意：原则上，转换可能需要一些处理），并且在传递参数时它还应用从some * 到void * 的自动转换, 前提是编译器知道参数的原始类型和函数的实际签名。如果函数由指针调用，编译器必须从携带函数指针的变量类型中获取函数的签名。在您的情况下，变量是void (*)(char *)，因此编译器将生成代码以传递char *，而无需首先将其转换为void *，正如实际函数所期望的那样。这是未定义行为的情况。