将 void 指针转换为任意类型指针答案

【问题标题】：Casting a void pointer to an arbitrary type pointer将 void 指针转换为任意类型指针
【发布时间】：2012-01-30 14:53:33
【问题描述】：

为了我自己的学习利益，我正在尝试用 C 语言自己实现常见的数据结构。我目前的工作是一个向量，我希望它能够保存一个任意类型（或者至少是类型大小，但这不是 C 语言中真正重要的吗？）。我的结构如下：

struct vector
{
    void *item;
    size_t element_size;
    size_t num_elements;
}

但是，我不明白的是，如果类型应该是任意的，我如何引用 *item 数组中的特定元素。我知道 element_size，但这对索引引用没有帮助（例如 item[5]），因为 void 不是一种类型。我认为将元素称为字节偏移量是最简单的。因此，如果我持有一个大小为 12 的结构向量，item[5] 将在 item* 的 12*5=60 字节处。但是，我不明白如何检索该数据。我知道我想要 item+60 中的 12 个字节，但是如何让编译器理解这一点？我进入预处理器领域了吗？

【问题讨论】：

标签： c void-pointers

【解决方案1】：

sizeof 以字符为单位，因此您可以这样做：

void *start_of_sixth_element = ((char*)item) + (5 * element_size);

知道每个元素的类型的人可以将start_of_sixth_element 转换为正确的类型以使用它。

void* 在某种程度上是一个糟糕的选择，因为您不能在标准 C 中使用 void* 指针进行指针运算（有一个 GNU 扩展允许它，但对于可移植代码，您使用 char* 或 @ 987654327@ 至少算术）。

在应用偏移量 5 之前知道正确类型的代码可以这样做：

correct_type *sixth_element = ((correct_type *)item) + 5;

void 不是类型

它是一种类型，只是不是“完整类型”。 “不完整类型”几乎意味着编译器不知道 void* 真正指向的内容。

【讨论】：

给定一个类型，有没有一种简单的方法可以找出element_size 的正确值？（我正在考虑对齐要求。）
@aix：给定类型，element_size 是sizeof(type)：对象的大小已经包含对齐所需的任何填充。对齐方式取决于item 指向的内存是如何分配的。只要它是用malloc(element_size*num_elements) 分配的（并且乘法不会溢出！）那么就不存在对齐问题，因为malloc 被“保证”返回与任何对象对齐的内存。我使用窃笑引号是因为 SIMD 指令的超大类型通常被实现排除在外。
@aix，sizeof 运算符将对齐考虑在内。例如，如果 long 具有 4 字节对齐，则 sizeof 应用于包含 long 和 char 的 struct 为 8。
我被建议改用 unsigned int 作为我的内部 item[] 类型，它将保存容器存储的值的地址。你会推荐它而不是使用 void* 吗？
@doubleshot：不，不可能将指针值存储在unsigned int 中。在 64 位 Windows 或 Linux 上，地址是 64 位，但 unsigned int 只有 32 位，所以它完全不是入门的。 void* 和unsigned char* 都可以合理地用于存储任何对象的地址。

【解决方案2】：

void * 是任何对象指针类型的通用指针类型。您必须知道它指向什么类型才能正确转换 void * 并取消引用指针。

这是一个使用不同指针类型的 void * 对象的示例。

void *p;
int a = 42, b;
double f = 3.14159, g;

p = &a;
b = *(int *) a;

p = &f;
g = *(double *) f;

【讨论】：

【解决方案3】：

因此，如果我持有一个大小为 12 的结构向量，则 item[5] 将位于 item* 的 12*5=60 字节处。但是，我不明白如何检索该数据。我知道我想要 item+60 中的 12 个字节，但是如何让编译器理解呢？

假设您的给定类型是foo。正如您已经理解的那样，您需要到达item + (5 * 12) 的地址，然后在将void 指针转换为foo* 后取消引用。

foo my_stuff = *(foo *)(item + 5 * 12);

如果您可以在编译时确定数据的类型，您也可以使用sizeof()：

foo my_stuff = *(foo *)(item + 5 * sizeof(foo));

【讨论】：