sizeof(void)之谜

       在 C 和 C++ 中，void 类型和 sizeof 运算符是每位程序员都应掌握的基本概念。然而，sizeof(void) 的概念可能会让人感到困惑，特别是对于这些语言的新手来说。本文将解释 void 是什么，为什么 sizeof(void) 在传统意义上没有意义，以及这些概念在实际编程中的应用。

什么是void

       在 C 和 C++ 中，void是用于表示不存在任何类型的关键字。它通常用于三种场景。。

函数

       当某个函数的返回值被声明为void，即意味着该函数不返回任何内容，那么获取函数返回内容的操作将是非法或者未定义的行为。

void Print()
{
  std::cout << "Hello world!!!" << std::endl;
}

       在这个函数中，只有一行输出操作，不返回任何类型。

空指针

       空指针void( void *) 是一种特殊类型的指针，可以指向任何数据类型。但是，由于未指定类型，因此在解引用之前必须将其转换为适当的类型。

void* ptr;
int num = 42;
ptr = # // void 指针可以指向 int 类型的地址

int* intPtr = (int*)ptr; // 需要将 void 指针转换为具体类型

函数参数

       相信很多从事C开发的人，经常会见到形如fun(void)这种代码，在这种代码中，void作为函数参数的意思是该函数没有参数，或者说指定函数不接受任何参数，与fun()等同，不过这种写法现在已经很少见了~

void fun(void)
{
    // 函数体
}

sizeof操作符

       在 C++ 中，sizeof 操作符是一个编译时运算符，用于获取数据类型或对象的内存大小。它是一个非常重要的工具，可以帮助程序员了解变量、类型或数据结构的内存占用情况。

int x = 10;
printf("size of int: %d bytes\n", sizeof(int));
printf("size of x: %d bytes\n", sizeof(x));

sizeof(void)

       好了，前面的一系列铺垫，就是为了引入本节主题。
       对于这种问题，我一般会先在本地编码试试。

       // size.c

#include <stdio.h>

int main()
{
  printf("sizeof void is %d bytes\n", sizeof(void));

  return 0;
}

       以及

       // size.cc

#include <iostream>

int main()
{
  std::cout << "sizeof void is: " << sizeof(void) << std::endl;

  return 0;
}

       对于size.c，尝试使用gcc和clang进行编译：

clang size.c -o size // clang
gcc size.c -o size // gcc

       输出都是

sizeof void is 1 bytes

       但是，对于size.cc即对于c++版本的，g++可以编译通过，输出同c版本，而clang++则编译失败，输出如下：

size.cc:4:38: error: invalid application of 'sizeof' to an incomplete type 'void'
    4 |   std::cout << "sizeof void is: " << sizeof(void) << std::endl;
      |                                      ^     ~~~~~~
1 error generated.

       说实话，看到编译和运行结果的时候，我是一脸懵的，完全出乎了我的意料~

       针对上面的结果，看了某些资料，偶然翻到了标准对这块的回复(ISO/IEC 9899:2011)：

The sizeof operator shall not be applied to an expression that has function type or an incomplete type, to the parenthesized name of such a type, or to an expression that designates a bit-field member.

       意思是sizeof操作符不得应用于以下情况的表达式：

       • 函数类型的表达式
       • 不完整类型的表达式
       • 这种类型的带括号的名称
       • 指定位域成员的表达式

       以及：

The void type comprises an empty set of values; it is an incomplete object type that cannot be completed.

       意思是void是一个不完整类型，那么问题来了，既然标准都说了void是一个不完整类型，那么gcc为什么输出为1呢？

       针对这个问题，继续查资料，得到回复如下：

In GNU C, addition and subtraction operations are supported on pointers to void and on pointers to functions. This is done by treating the size of a void or of a function as 1.

A consequence of this is that sizeof is also allowed on void and on function types, and returns 1.

The option -Wpointer-arith requests a warning if these extensions are used.

       意思是，在 GNU C中，指向 void 指针和指向函数的指针支持加法和减法操作。这是通过将 void 或函数的大小视为1来实现的。

       因此，sizeof 操作符也可以用于 void 和函数类型，并返回 1。选项 -Wpointer-arith 会在使用这些扩展时发出警告。