为啥不可能有一个对 void 的引用？

Posted 2023-02-14

【中文标题】为啥不可能有一个对 void 的引用？

【英文标题】：Why is it impossible to have a reference-to-void?为什么不可能有一个对 void 的引用？

【发布时间】：2010-10-02 06:07:57

【问题描述】：

为什么不能引用 void？我在 C++ 标准中找到的唯一内容是这一行，位于 8.3.2.1

指定类型“对 cv void 的引用”的声明符格式不正确。

为什么会这样？为什么我不能编写一个接受void& 的“通用”函数？

为了清楚起见，我没有想到使用引用到 void 可能比使用模板更好的有用应用程序，但我只是对禁止这种构造的理由感到好奇。

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为了澄清一点，我知道“按原样”使用指向 void 的引用与取消引用指向 void 的指针一样毫无意义。但是，我可以将它转换为对-sometype 的引用以便使用它，不是吗？其实我不明白为什么下面的sn-p可以工作...

void foo(void *data)

    int *i = reinterpret_cast<int*>(data);
    // do something with i

...虽然这个不能：

void foo(void &data)

    int &i = reinterpret_cast<int&>(data);
    // do something with i

【参考方案1】：

如果您确实提到了 void，您会如何处理它？它不会是数字、字符、指针或类似的东西。您假设的通用函数无法对其执行任何操作，除了获取其地址（而不是其大小）。

“void”有两个用途：否认任何类型知识（如在 void * 中），以及不指定任何东西而不是某物（void 函数返回）。在这两种情况下，除了它可能有一个地址之外，都不能说任何关于 void 的东西。

如果你想不出什么有用的方法，而我却想不出，那至少是某物无用的证据，这很可能至少是这里的部​​分理由。

【讨论】：

嗯，实际上你可以用 void 引用做一些事情，顺便说一句，它只是关于语法的事情：你可以传递对象而不用 & 取消引用它，这很愚蠢，但我不喜欢使用了很多 & 周围，我发现使用 refs 更清晰

我认为 void 引用有一个用例：与 void 指针（可以是 nullptr）不同，void 引用可以保证引用实际上是指某些东西，甚至如果您不能就其类型提供静态保证。

对 void 的引用具有一个有用的属性，即在构造函数中用作通用引用参数。因此，您可以拥有 Foo a(anyReference) 并且它可以在内部将其转换为 void 指针。它反过来允许您传递引用，并且构造函数可以为您将其转换为指针。当然，它与惯用的 C++ 相去甚远，但 C++ 是一种多范式语言，在一个地方被视为危险的东西在另一个地方是驱动力。如前所述，在构造函数中使用 void 引用比在构造函数中使用 void 指针更安全。

如果void& 没用，没有理由禁止它。该标准是固执己见的，并引入了一个不必要的例外。

我不明白这是如何回答这个问题的。 OP的假设功能如何不起作用？本质上，它将提供与void* 相同的功能，但更确定它不为空

【参考方案2】：

首先问问你自己，你将如何取消对 void 指针的引用？

void *p = /*something*/ ;
cout << *p << endl;

上面的代码毫无意义，我们有 void 的原因之一是我们可以说“我需要在这里做一些通用的指针工作，我既不知道也不关心我指向什么”。 根据定义，编译器不知道 void * 指向什么，因此它不能取消引用它。您可以 - 通过强制转换 - 但编译器不能。

对 void 的引用也存在同样的问题，根据定义，指向的数据没有类型，因此不能以任何有意义的方式引用。

要引用它，你 - 程序员 - 需要将它转换为另一种类型，然后你可以对它进行类型化引用。

不确定我是否如我所愿地解释了这一点。

鲁本，有什么想法吗？

编辑：回答您的编辑。

使用第一个函数，传递 void* 数据。 data 是一个完全有效的项目，你可以用它来计算，或者如果你实现了一些日志记录，你可以记录它。

logger << data;

你会得到地址数据点。如果您尝试取消引用数据，编译器会给您一个错误（目前没有方便的 C++ 编译器，因此不确定实际错误）。 例如

void* data = /* some assignment */;
logger << *data; // compiler error.

现在，编译器不允许您出于任何原因取消引用 void*（这没有意义），同样代表对 void &data 的引用，除了因为它是一个引用 它被隐式取消引用一直。编译器不会让你在一个操作上取消引用 void*，它不会让你不断地取消引用它。

void& data = /* some assignment *.;
logger << data; // means same as logger << *data above

你不能对数据做任何事情除了获取它的地址，并且语言中内置了一个非常好的 - 和安全 - 方法来做到这一点，即

void* data;

这更有意义吗？

【讨论】：

我完全同意“按原样”使用引用就像取消引用指向 void 的指针：毫无意义。但是，我可以使用参考 reinterpret_cast 以便我可以使用它，我错了吗？我将编辑我的问题以反映这些想法。

【参考方案3】：

引用是对某事物实例的引用。 某事的实例不能是void 类型。 任何事物的实例都必须具有特定的类型（可能还有基本类型）。

【参考方案4】：

这里总结了已经说过的和我想到的不同的事情。

不允许引用 void 的两个主要原因

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1 它们完全没用。

的确，如果我们回顾 C 的时代，空指针有两个用途：

内存管理（例如 malloc） 通用性（编写可以接受任何类型参数的函数）

当 C++ 出现时，模板成为实现泛型的最佳解决方案。然而，自定义内存管理仍然是可能的，并且 C++ 和 C 之间的互操作性是一个主要问题，因此保留了 void*。假设的 void 引用对内存管理没有帮助，并且已经涵盖了通用性，因此基本上它几乎没有用处（除了下面描述的非空性保证）。

2 你将无法用它做任何事情

使用 void 指针时，不允许取消引用它；转置到引用的情况下，这意味着您不能使用（总是假设的）无效引用。所以

void *data = // something
// using *data and data-> is forbidden

void &data = // something
// using data is forbidden

但是，我们可以考虑一个用例，其中引用不必“取消引用”（这个短语非常不正确，但你明白我的意思），但我们只需要它的地址。假设我有以下功能：

void foo(void *dataptr)

    assert(dataptr != NULL); // or != 0
    // do something with dataptr

为了避免这个烦人的断言，我可以这样写函数：

void foo(void &dataref)

    void *data = &dataref;
    // do something with data

但是，要使其工作，&dataref 需要等效于 dataptr，不是这样：&dataref 等效于 &*dataptr！

因此，即使取地址也意味着取消引用，至少在概念上是这样（在幕后，第一个等价可能是真的，但在语义层面上却不是）。因此，我们绝对不能使用数据，所以空引用是一种异常。

【讨论】：

"&dataref 等同于 &*dataptr"我不确定我明白了；你的意思是&dataref 是一个右值，不像dataref？

@curiousguy：我的意思是，由于可以将引用（如Binary Worrier noted）视为不断取消引用的指针，因此获取引用的地址与首先获取地址不同：从概念上讲，更像是解引用一个地址，取结果的地址，这意味着解引用，在处理void指针时是没有意义的。

【参考方案5】：

从技术上讲，所有可以保证的是对对象的引用是它的别名。引擎盖下的引用参数传递是通过指针完成的，这是一个实现细节。这可能会令人困惑，因为引用重用了也是地址的 & 运算符，但请记住，该运算符实际上在不同的上下文中具有不同的含义（在变量或参数声明中，它表示引用类型，否则它是地址，除非它是按位与）。因为它在技术上只是对象的别名，所以正如 Worrier 解释的那样，引用“总是被取消引用”。

【参考方案6】：

好的，有一件事困扰着我。如上所述，void* 的想法是您仍然有一个包含地址的有效变量，但类型被忽略了。这似乎是允许的，因为我们仍然可以使用地址数据——在这种情况下，类型有点多余（或不太重要）。取消引用它是不好的，因为尝试 访问成员 没有意义，例如p.mem。我们不知道要引用哪个类，也不知道要跳转到的内存，要跟随的 vtable 指针。

但是，p 单独使用似乎是有道理的，因为它只引用对象，而不引用它的数据。这样做不需要类信息，只需要地址。我知道这绝对没有用，但它在定义事情何时发生故障时很重要。允许这个概念，一个 C++ 引用（不断取消引用但不访问任何东西）例如void& ref = static_cast< &void >(obj) 也有意义，因此允许无效引用。我并不是说任何人都应该与负责人讨论，但从“有意义”的角度来看，这似乎是正确的，不是吗？

正如 Luc Touraille 上面指出的（至少，这是我的解释），它可以实现，但问题是语义问题。我可以得出的合理解释是，由于对象变量是内存序列的“标签”，因此类型具有重要的语义价值。因此，指针被视为具有地址值的变量，将类型视为有些多余 - 不是定义它的关键。

有人同意吗？

【参考方案7】：

您可以将引用视为取消引用的指针。从语法上讲，您将引用视为不是指针：您不需要 * 运算符来取消引用它，并且可以使用 .而不是 -> 访问其成员。

但是，您不能取消引用 void 指针。正如 Binary Worrier 所指出的那样，试图这样做会给你一个编译器错误。如果你不能有一个取消引用的 void 指针，那意味着你不能有一个 void 引用。

【讨论】：

"你不能取消引用 void 指针。" 所以问题真的是：你为什么不能呢？

【参考方案8】：

如果是，它们在语义上与指针没有区别，并且相当于语法糖。一个参考说，“我指的是这种类型的东西。”允许 void 或 null 引用会削弱与指针的差异。

当然，引用仍然有可能引用不再存在的对象，但这是一个例外。

【参考方案9】：

以下内容不是对无效引用概念的辩护。我提供它作为来自野外的轶事。问问自己它闻起来是不是很有趣。

我的公司是最早在商业上使用 C++ 的公司之一，最初使用 Cfront 编译。早期的开发人员仍在学习该语言，并且通常使用书中的每一个技巧（无处不在的操作员！）。这是他们认为很酷的一个技巧：

void Foo::something(int action, ostream &os = *(ostream *)0)

   ostream *os_p = &os;
   if (&os == (ostream *)0) 
      os_p = &cerr;
   
   // continue with method

所以这里你有，不是一个 void 引用，而是一个具有潜在 void 绑定的类型化引用！稍作思考可能会为这个特定的习语提出更好的替代方案......

【参考方案10】：

void 是根据定义不存在的东西，因此拥有它的地址是不合逻辑的。

【讨论】：

那么不为 void* 的存在辩护，是吗？

我认为您将 value void 与 type void 混淆（如 void* ）。帖子的标题也没有做出这种区分。