深入了解void指針背后的機理

void指針一般被稱為通用指針或叫泛指針。它是C語言關于純粹地址的一種約定。當某個指針是void型指針時，所指向的對象不屬于任何類型。 因為void指針不屬于任何類型，則不可以對其進行算術運算，比如自增，編譯器不知道其自增需要增加多少。比如char *型指針，自增一定是指針指向的地址加1，short *型指針自增，則偏移2。

在C/C++中，在任意時刻都可以使用其它類型指針來代替void指針，或者用void指針來代替其他類型指針。

由這些特性就可以衍生出很多比較有用的技巧。指針的本質(zhì)，是其值為一個地址，那么延伸一下：

當使用關鍵字void聲明指針變量時，它將成為通用指針變量。任何數(shù)據(jù)類型（char，int，float等）的任何變量的地址都可以賦值給void指針變量。

對指針變量的解引用，使用間接運算符*達到目的。但是在使用空指針的情況下，需要轉(zhuǎn)換指針變量以解引用。這是因為空指針沒有與之關聯(lián)的數(shù)據(jù)類型。編譯器無法知道void指針指向的數(shù)據(jù)類型。因此，要獲取由void指針指向的數(shù)據(jù)，需要使用在void指針位置內(nèi)保存的正確類型的數(shù)據(jù)進行類型轉(zhuǎn)換。

對于空指針的解引用，你如不信，就來看看栗子：

看到了吧，直接解引用編譯不過，因為編譯器蒙了。

但須注意的是：

不同的編譯器對void指針處理是不一樣的，如IAR，ANSI C，VC對上述都將出錯，而GNU指定“void”的算法操作與“char”一致，因此上述寫法在GNU則可以編譯

所以做個類型轉(zhuǎn)換，修正如下：

void型指針解引用須做類型指定。

類型轉(zhuǎn)換的時候須注意類型匹配。

另外，如果函數(shù)類型可以是任意類型的指針，則需將其參數(shù)定義為void *指針，例如string.h中關于內(nèi)存操作的函數(shù)集：

__EFF_NENW1NW2 __ATTRIBUTES int memcmp（const void *， const void *，

size_t）;

__EFF_NENR1NW2R1 __DEPREC_ATTRS void * memcpy（void *_Restrict，

const void *_Restrict，

size_t）;

__EFF_NENR1NW2R1 __DEPREC_ATTRS void * memmove（void *， const void *，

size_t）;

__EFF_NENR1R1 __DEPREC_ATTRS void * memset（void *， int， size_t）;

非易失存儲管理應用

在單片機開發(fā)中，往往需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的非易失存儲。所謂非易失存儲，就是數(shù)據(jù)改寫后在掉電后仍然能保持。哪些是非易失存儲介質(zhì)呢？比如EEPROM，F(xiàn)LASH等都屬于非易失存儲介質(zhì)。

比如一個產(chǎn)品里面有很多各種各樣的參數(shù)，且分布在各個子系統(tǒng)文件中。舉個栗子：

/*模塊A中有這樣一個結(jié)構(gòu)體需要非易失存儲*/

typedef struct _t_paras{

int language;/*語言種類*/

char SN［20］; /*產(chǎn)品序列號*/

}T_PARAS;

T_PARAS sysParas;

/*模塊B中有這樣一個結(jié)構(gòu)體需要非易失存儲*/

typedef struct _t_pid{

float kp;

float ki;

float kd;

float T;

}T_PID;

T_PID pidParas;

面對這樣一個需求，要實現(xiàn)非易失存儲，我在將底層的EEPROM/FLASH讀寫函數(shù)實現(xiàn)的基礎上，將上述應用數(shù)據(jù)按照一定順序存儲管理。那么更為理想的方式是什么呢？設計一個模塊專門負責存儲非易失數(shù)據(jù)。比如：

typedef struct _t_nv_layout{

void * pElement; /*參數(shù)地址*/

int length; /*參數(shù)長度*/

}T_NV_LAYOUT;

/*參數(shù)映射表*/

T_NV_LAYOUT nvLayout［］={

{&sysParas，sizeof（T_PARAS）}，/*參數(shù)映射記錄*/

{&pidParas，sizeof（T_PID）}，

。..

};

/*參數(shù)映射表記錄條數(shù)*/

#define NV_RECORD_NUMBER （sizeof（nvLayout）/sizeof（T_NV_LAYOUT））

void nv_load（T_NV_LAYOUT *pLayout，int nvAddr，int number）;

void nv_store（T_NV_LAYOUT *pLayout，int nvAddr，int number）;

將上述設計思想，利用UML描述一下：

在上述基礎上，我們只需要設計硬件層抽象，即可設計出一個可行的、比較通用的NV管理子系統(tǒng)，這樣設計出的子系統(tǒng)忽略了業(yè)務數(shù)據(jù)，僅僅將其處理為數(shù)據(jù)，并不關心其業(yè)務意義。實現(xiàn)了業(yè)務邏輯與后臺的隔離解耦。做到了通用性。這里就比較巧妙的利用了void *指針的特性。如果對于該設計思想，在進一步延伸，將底層的抽象在做一層封裝，將更細節(jié)的底層實現(xiàn)細節(jié)隔離抽象，比如：

抽象I2C/SPI EEPROM，將其對上層的調(diào)用接口統(tǒng)一，那么如果你的系統(tǒng)原本是存儲在I2C EEPROM中，現(xiàn)在做一個新項目，你需要使用另外一種SPI接口的EEPROM，則只需要實現(xiàn)相應的底層處理函數(shù)即可。

將存儲介質(zhì)抽象，比如是EEPROM/DATA FLASH等。..

。..。

那么怎么做到底層抽象呢，我們可以利用函數(shù)指針定義統(tǒng)一的接口，具體部署時，只需要將實現(xiàn)函數(shù)的指針賦值給對應的函數(shù)指針即可，這樣就做到了接口的抽象統(tǒng)一。其實這就是驅(qū)動模型的一個簡易雛形。

總結(jié)一下

這篇文章引入了一些編程思想，對于單片機/嵌入式進階編程比較有用：

利用void *指針，將業(yè)務數(shù)據(jù)與底層存儲實現(xiàn)了抽象解耦

利用分層抽象實現(xiàn)了代碼具有良好的可移植性

利用函數(shù)指針實現(xiàn)了C++等高級語言的虛函數(shù)定義接口的思想

統(tǒng)一接口底層實現(xiàn)抽象，實現(xiàn)了驅(qū)動分層的思想

void *指針由這個例子，可以延伸出很多類似的應用

啟示：一些語言細節(jié)如果深入了解其背后的機理，可以得到很多比較巧妙的應用。