c++ - 为什么我们需要不同的指针数据类型？

Question

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并非所有指针都（必须是）相同的大小。如果您有一个需要对齐到 10 MB 的大型结构，编译器可以决定它只需要 8 位（而不是通常的 32 或 64 位）来存储您的变量可能位于的所有可能地址。

你也不需要不同的数据类型，你可以void*很好地使用，但你为什么会呢？在 C++ 中，这是一种代码气味。

还有类型安全。你知道一个int*点到一个int，这是你的优势。

score 7 · Accepted Answer

两个原因：

在某些架构上，指针可能具有不同的格式，具体取决于它们指向的数据的大小。例如，指向的指针char必须能够寻址单个字节，但指向的指针int只需要能够寻址 4 个字节的组。因此后者可以使用包含字节地址除以 4 的格式。
它允许编译器生成正确的程序。如果您尝试取消引用char指针并将其分配给 a int，它需要知道它应该只从源读取一个字节，并将其扩大到 a 的大小int。如果没有指针类型声明，它将读取比适当更多的字节。

score 3 · Accepted Answer

对于初学者，我不知道指针存储为十六进制的机器。我熟悉的每台机器内部都使用二进制表示。（至少在过去的 30 或 40 年里。IIRC，IBM 1401 到处都使用十进制。）

正如其他人指出的那样，并非所有指针都具有相同的大小和表示形式。我曾在char* 比其他数据指针类型更大的机器上工作过，当然，函数指针和数据指针的大小不同曾经很常见。

然而，真正的答案是基于 C 和 C++ 中的类型系统。如果p是指针，它的类型是*p什么？例如，如果我写类似的东西*p + *q，编译器必须知道是使用整数运算还是浮点运算。

至于你的第二个问题：通常，是的，尽管你可能需要reinterpret_cast在某个地方。但是，您唯一可以合法地对您做的事情int*就是将其重新转换为float*; 取消引用它是未定义的行为。

char*和有一些例外unsigned char*。在实践中，如果您知道自己在做什么，就可以摆脱以下问题：

float f;
int* a = reinterpret_cast<int*>( &f );
std::cout << *a << std::endl;

我实际上为某些低级调试或编程做类似的事情；诸如从 a 中提取指数字段之类的事情float。然而，这样的代码极为罕见，而且形式上涉及未定义的行为，因此您必须验证编译器实际做了什么，并可能关闭某些优化。

score 2 · Accepted Answer

因为它提供了有关如何解释指针指向的数据的信息。

例如：int *a；我们可以用它来存储浮点地址吗？

通过 C 类型的不安全特性：是的，但不是直接的，尤其是在最近的编译器和标准中（这往往更安全）

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为什么我们需要不同的数据类型来存储地址

这实际上是一个正确的问题，答案隐藏在其中——为什么我们需要不同的数据类型来存储地址。我们（程序员）需要它。机器不在乎——一个数字和另一个数字一样。

如果您将“变量”视为某些数据的“占位符”，那么编程语言在使用数据本身和使用变量之间存在二分法。有时您只需要数据（例如，您需要打印出来），有时您需要存储这些数据的地址（例如，您可以修改它）。大多数语言都有混淆这两种情况的语法糖，并且在不同的上下文中以不同的方式对待变量标识符。

一个这样的情况是这样的：考虑语句

a = 1;

在这种情况下，编译器查找由“a”标识的变量的地址，并将“1”写入该地址。标识符“a”也可能是一个指针。现在看一个不同的东西：

if (a == 1) ... ;

您不是将由“a”标识的变量的地址与某物进行比较，而是将该地址中存储的内容与“1”进行比较。

为了程序员的方便，各种“指针类型”再次存在：基本上是为了减少错误访问数据的错误。看这个例子：

double d;
double* dp;
int i;
int* ip;

默认情况下，C 对此非常放松，您通常可以这样做：

dp = ip;

或者

dp = &i;

... 但！sizeof(i)==4 和 sizeof(d)==8，因此如果取消引用 dp 指针，您将尝试从仅包含 4 的变量 (i) 中读取 8 个字节。这意味着您将读取 4 个不可预测的i 的前四个字节之后的（随机）字节，这绝对是您不想做的事情。

同样，所有这些都是为了我们的方便。机器不在乎。对于 CPU，这两个指针的外观和行为完全相同。

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