C語言的萬能鑰匙：void*指針為何能解鎖所有數據類型？

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1?不能動的“地址”

1.1 void指針初探

void *表示一個“不知道類型”的指針，也就不知道從這個指針地址開始多少字節為一個數據。和用int表示指針異曲同工，只是更明確是“指針”。

因此void *只能表示一個地址，不能用來&取值，也不能++和--移動指針，因此不知道多少字節是一個數據單位。

? ??int?nums[] = {3,5,6,7,9};
? ??void* ptr1 = nums;
? ??//int i = *ptr1; // 對于void指針沒法直接取值
? ??int* ptr2 = (int*)nums;
? ??printf("%d,%d\n",ptr1,ptr2);
? ??int?i = *ptr2;
? ??printf("%d\n",i);

從輸出結果可以看出，無論是無類型的void指針還是int類型指針，指向的地址都是一樣的：

PS：void *就是一個不能動的“地址”，在進行&、移動指針之前必須轉型為類型指針。

1.2 void指針的用途

這里我們看一下我們之前了解的memset函數，其第一個參數就是一個void指針，它可以幫我們屏蔽各種不同類型指針的差異。

如下面代碼所示，我們既可以傳入一個int類型數組的指針，也可以傳入一個char類型數組的指針：

? ??int?nums[20];
? ??memset(nums,0,sizeof(nums));
? ??char?chs[2];
? ??memset(chs,0,sizeof(chs));

那么，我們也可以試著自己動手模擬一下這個memset函數，暫且命名為mymemset吧：

void?mymemset(void?*data,int?num,int?byteSize)
{
? ??// char就是一個字節，而計算機中是以字節為單位存儲的
? ??char?*ptr = (char*)data;
? ??int?i;
? ??for(i=0;i
? ? {
? ? ? ? *ptr=num;
? ? ? ? ptr++;
? ? }
}

int?main(int?argc,?char?*argv[])
{
? ??int?nums[20];
? ? mymemset(nums,0,sizeof(nums));
? ??int?i,len=sizeof(nums)/sizeof(int);
? ??for(i=0;i
? ? {
? ? ? ??printf("%d ",nums[i]);
? ? }
? ??printf("\n");

? ??return0;
}

在這個mymemset函數中，我們利用void指針接收不同類型的指針，利用char類型（一個字節）逐個字節讀取內存中的每一個字節，最后依次填充指定的數字。

由于char類型是一個具體類型，所以可以使用++或者--進行指針的移動。

對于結構體類型，也可以使用我們的mymemset函數：

typedef?struct?_Person
{
? ??char?*name;
? ??int?age;
} Person;

Person p1;
mymemset(&p1,0,sizeof(Person));
printf("p1.Age:%d\n",p1.age);

最終的運行結果如下圖所示：

void *的用途：在只知道內存，但是不知道是什么類型的時候。

2 函數指針

2.1 指向函數的指針

我們可以在C中輕松地定義一個函數指針：

typedef?void?(*intFunc)(int?i);

這里我們定義了一個無返回值的，只有一個int類型參數的函數指針intFunc。

我們可以在main函數中使用這個函數指針來指向一個具體的函數（這個具體的函數定義需要和函數指針的定義一致）：

void?test1(int?age){

? ??printf("test1:%d\n",age);
}

int?main(void){
? ??
? ??// 聲明一個intFunc類型的函數指針
? ? intFunc f1 = test1;
? ??// 執行f1函數指針所指向的代碼區
? ? f1(8);
? ??return?0;
}

最終運行結果如下圖所示，執行函數指針f1即執行了其所指向的具體的函數：

2.2 函數指針的基本使用

這里我們通過一個小案例來對函數指針做一個基本的使用介紹。相信大部分的C#或Java程序員都很熟悉foreach，那么我們就來模擬foreach對int數組中的值進行不同的處理。具體體現為for循環的代碼是復用的，但是怎么處理這些數據不確定，因此把處理數據的邏輯由函數指針指定。

void?foreachNums(int?*nums,int?len,intFunc func)
{
? ??int?i;
? ??for(i=0;i
? ? {
? ? ? ??int?num = nums[i];
? ? ? ? func(num);
? ? }
}

void?printNum(int?num)
{
? ??printf("value=%d\n",num);
}

在foreachNums函數中，我們定義了一個intFunc函數指針，printNum函數是滿足intFunc定義的一個具體的函數。

下面我們在main函數中將printNum函數作為函數指針傳遞給foreachNums函數。

? ??int?nums[] = {?1,5,666,23423,223?};
? ? foreachNums(nums,sizeof(nums)/sizeof(int),printNum);

最終運行的結果如下圖所示：

通過函數指針，我們可以屏蔽各種具體處理方法的不同，也就是將不確定的因素都依賴于抽象，這也是面向抽象或面向接口編程的精髓。

三、函數指針應用案例

3.1 計算任意類型的最大值

（1）定義函數指針及getMax主體：

typedef?int?(*compareFunc)(void?*data1,void?*data2);
// getMax 函數參數說明：
// data 待比較數據數組的首地址,uniteSize單元字節個數
// length：數據的長度。{1,3,5,6}：length=4
// 比較data1和data2指向的數據做比較，
// 如果data1>data2，則返回正數
void?*getMax(void?*data,int?unitSize,int?length,compareFunc func)
{
? ??int?i;
? ??char?*ptr = (char*)data;
? ??char?*max = ptr;
? ??
? ??for(i=1;i
? ? {
? ? ? ??char?*item = ptr+i*unitSize;
? ? ? ??//到底取幾個字節進行比較是func內部的事情
? ? ? ??if(func(item,max)>0)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? max = item;
? ? ? ? }
? ? }

? ??return?max;
}

這里可以看到，在getMax中到底取幾個字節去比較都是由compareFunc所指向的函數去做，getMax根本不用關心。

（2）定義符合函數指針定義的不同類型的函數：

int?intDataCompare(void?*data1,void?*data2)
{
? ??int?*ptr1 = (int*)data1;
? ??int?*ptr2 = (int*)data2;

? ??int?i1=*ptr1;
? ??int?i2=*ptr2;

? ??return?i1-i2;
}

typedefstruct?_Dog
{
? ??char?*name;
? ??int?age;
} Dog;

int?dogDataCompare(void?*data1,void?*data2)
{
? ? Dog *dog1 = (Dog*)data1;
? ? Dog *dog2 = (Dog*)data2;

? ??return?(dog1->age)-(dog2->age);
}

（3）在main函數中針對int類型和結構體類型進行調用：

int?main(int?argc,?char?*argv[])
{
? ??// test1:int類型求最大值
? ??int?nums[] = {?3,5,8,7,6?};
? ??int?*pMax = (int?*)getMax(nums,sizeof(int),sizeof(nums)/sizeof(int),
? ? ? ? intDataCompare);
? ??int?max = *pMax;
? ??printf("%d\n",max);
? ??// test2:結構體類型求最大值
? ? Dog dogs[] ={{"沙皮",3},{"臘腸",10},{"哈士奇",5},
? ? ? ? {"京巴",8},{"大狗",2}};
? ? Dog *pDog = (Dog *)getMax(dogs,sizeof(Dog),
? ? ? ??sizeof(dogs)/sizeof(Dog),dogDataCompare);
? ??printf("%s=%d",pDog->name,pDog->age);

? ??return0;
}

最終運行結果如下圖所示：

3.2 C中自帶的qsort函數—自定義排序

qsort包含在頭文件中，此函數根據你給的比較條件進行快速排序，通過指針移動實現排序。排序之后的結果仍然放在原數組中。

使用qsort函數必須自己寫一個比較函數。我們可以看看qsort函數的原型：

?void?qsort?(?void?* base,?size_t?num,?size_t?size,?int?( * comparator ) (?const?void?*,?const?void?* ) );

? ??int?nums[] = {?3,5,8,7,6?};
? ? qsort(nums,sizeof(nums)/sizeof(int),sizeof(int),intDataCompare);
? ??int?i;
? ??for(i=0;i<sizeof(nums)/sizeof(int);i++)
? ? {
? ? ? ??printf("%d ",nums[i]);
? ? }
? ??printf("\n");

? ? Dog dogs[] ={{"沙皮",3},{"臘腸",10},{"哈士奇",5},
? ? ? ? {"京巴",8},{"大狗",2}};
? ? qsort(dogs,sizeof(dogs)/sizeof(Dog),sizeof(Dog),dogDataCompare);
? ??for(i=0;i<sizeof(dogs)/sizeof(Dog);i++)
? ? {
? ? ? ??printf("%s %d ",dogs[i].name,dogs[i].age);
? ? }

那么，快速排序后是否有結果呢？答案是肯定的，我們可以傳入各種比較方法，可以升序排序也可以降序排序。