这是什么意思：指向void的指针永远不会等于另一个指针？

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我的一个朋友从“理解和使用 C 指针 - Richard Reese，O'Reilly 出版物”中指出了第二个要点，我无法解释其中的第一句话。我错过了什么？

空指针

指向 void 的指针是一个通用指针，用于保存对任何数据类型的引用。指向 void 的指针的示例如下所示：

void *pv;

它有两个有趣的特性：

  • 指向 void 的指针将具有与指向 的指针相同的表示形式和内存对齐方式char。
  • 指向 void 的指针永远不会等于另一个指针。但是，分配了一个NULL值的两个空指针将是相等的。

这是我的代码，不是书中的代码，所有指针都具有相同的值并且相等。

#include <stdio.h>

int main()
{
  int a = 10; 
  int *p = &a; 
  void *p1 = (void*)&a;
  void *p2 = (void*)&a;

  printf("%p %pn",p1,p2);
  printf("%pn",p);
  
  if(p == p1) 
    printf("Equaln");
  if(p1 == p2) 
    printf("Equaln");  
}

输出：

 0x7ffe1fbecfec 0x7ffe1fbecfec
 0x7ffe1fbecfec
 Equal
 Equal

回答

TL/DR：这本书是错误的。

我错过了什么？

没什么，就我所见。甚至评论中出现的勘误版本......

指向 void 的指针永远不会等于指向 void 的另一个指针。

... C 语言规范根本不支持。如果作者依赖语言规范，相关文本将是第 6.5.9/6 段：

两个指针比较相等当且仅当它们都是空指针，都是指向同一个对象的指针（包括指向一个对象的指针和它开头的子对象）或函数，都是指向同一数组最后一个元素之后的指针对象，或者一个是指向一个数组对象末尾的指针，另一个是指向另一个数组对象开头的指针，该对象恰好紧跟地址空间中的第一个数组对象。

void是一种对象类型，尽管是“不完整”的类型。指向void有效和非空的指针是指向对象的指针，它们在规范表示的条件下相互比较相等。获取此类指针的常用方法是将不同（指针）类型的对象指针转换为void *。这种转换的结果仍然指向原始指针指向的同一个对象。

我最好的猜测是这本书错误地解释了规范，指出指向 void 的指针不应该被解释为指向对象的指针。尽管有一些特殊情况仅适用于指向 的指针void，但这并不意味着适用于对象指针的一般规定也不适用于 void 指针。

  • 首先，@Yakk-AdamNevraumont，我所知道的没有 C 实现，只是在比较两个空指针是否相等时眨了眨眼。其次，6.3.2.3 与它关系不大。两个无效指针的比较满足 6.5.9/2 中“以下之一应成立”约束中的第三种选择（我怀疑这本书犯了关键错误）。然后 6.5.9/5 说，如果被比较的指针之一是指向 `void` 的指针，那么另一个指针将转换为相同的指针以进行比较（在特殊情况下两者都是空指针）[。 ..]

回答

C 2018 6.5.9 6 说：

两个指针比较相等当且仅当它们都是空指针，都是指向同一个对象的指针（包括指向一个对象的指针和它开头的子对象）或函数，都是指向同一数组最后一个元素之后的指针对象，或者一个是指向一个数组对象末尾的指针，另一个是指向另一个数组对象开头的指针，该对象恰好紧跟地址空间中的第一个数组对象。

所以，假设我们有：

int a;
void *p0 = &a;
void *p1 = &a;

然后，如果p0和p1“指向同一个对象”，p0 == p1必须评估为真。但是，人们可能会将标准解释为 avoid *在它是 a 时不指向任何内容void *；它只保存将其转换回原始类型所需的信息。但是我们可以测试这个解释。

考虑以下规范：如果两个指针指向一个对象和一个子对象，则它们比较相等。这意味着 given int a[1];，&a == &a[0]应该评估为真。但是，我们不能正确使用&a == &a[0]，因为==指针的约束要求操作数指向兼容的类型，或者其中一个或两个都是 a void *（带有诸如constallowed 之类的限定符）。但是a，a[0]两者都没有兼容的类型，也没有void。

出现完全定义的情况的唯一方法，在这种情况下，我们比较指向此对象及其子对象的指针是至少将一个指针转换为void *或指向字符类型的指针（因为这些被赋予特殊的转换中的处理）。我们可以将标准解释为仅指后者，但我认为更合理的解释void *是包括在内。目的是(void *) &a == (void *) &a[0]将其解释为将指向对象a的指针与指向对象的指针进行比较，a[0]即使这些指针的形式为void *。因此，这两者void *应该相等。

  • @AndrewHenle：我认为您实际上并不反对这个答案。答案并不提倡您引用的解释；相反，答案的其余部分都致力于展示这种解释如何没有真正意义。

回答

本C11 标准草案的以下部分完全驳斥了所提出的主张（即使在GSerg的评论中的“勘误表”中提到了澄清）。

6.3.2.3 指针

1 指向的指针void可以与指向任何对象类型的指针相互转换。指向任何对象类型的指针都可以转换为指向void和返回的指针；结果应与原始指针相等。

或者，来自同一标准草案的这一部分：

7.20.1.4 能够保存对象指针的整数类型

1 以下类型指定一个有符号整数类型，其属性为任何有效的指向指针void都可以转换为该类型，然后转换回指向 的指针void，结果将与原始指针相等：

      intptr_t

  • @GSerg 我添加了第二个摘录，它更具体地针对 `void*` 类型的两个值。
  • 但这并没有真正解决所讨论的确切问题，是吗？这表示转换 *back again* 的结果应该与原始类型指针比较相等，而不是它应该比较相等而仍然是 `void*`。

回答

指针只是内存中的一个地址。如果任何两个指针为 NULL 或指向相同的地址，则它们是相等的。您可以继续讨论如何使用结构、联合等语言来实现这一点。但最终，它只是带有内存位置的代数。

  • 某些类型的指针数学是未定义的行为，因此指针只是整数地址的推理在其他情况下并不总是那么简单。C 标准为分段和其他方式为同一个实际地址提供多种表示敞开了大门，因此如果您以不同的方式派生它们，它们就不必比较相等。（这通常涉及未定义的行为，因此您也无法安全地取消引用这样的指针。）无论如何，对于这个问题，这个答案并没有错，但要小心过度简化。C 不像 asm 那样简单，带有扁平的 mem 模型。
以上是这是什么意思：指向void的指针永远不会等于另一个指针？的全部内容。
THE END
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