[已解决]malloc函数申请的内存空间为什么要进行类型强制转换？

竹逸

下面是我个人的理解，对吗？求大神解答以下

因为malloc函数的返回值是无类型指针（无类型地址），即返回分配内存的起始地址，该地址上存储的数据是未定义类型的，所以该段空间属于字节型空间（计算机默认是以字节为单位），假如向该段空间的起始地址存储一个int型数据（int型数据是以4个字节为单位进行传输的）之后，再次读取该int型数据，由于该段空间的属于字节型空间，从起始地址开始读取出来的数据就只能是一个字节。强制类型转换是为了把这段字节型空间转换成以4个字节为单位的空间，这样往这段空间里存储int型数据或者读取都按照4个字节为单位进行传输的，就不会造成精度的损失。

我的猜测自己无法验证，因为malloc函数如果不进行强制转换就无法编译，也看不到内存的存储情况

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人造人

2022-11-26 16:34:16

竹逸 发表于 2022-11-26 16:11

报错说 argument type 'void' is incomplete
参数类型'void'不完整
既然不完整，那还少了什么呢？
少了长度信息
完整的类型，像 int、char、short、。。。
这些是完整的类型
他们有两个属性，一个是地址，就是在内存中这个变量从哪里开始存放
另一个是长度，从这个地址开始，后面还有几个字节是属于当前这个变量的

举个例子

sh-5.1$ cat main.c

#include <stdio.h>



int main(void) {

    char a = '0';

    int b = 123;

    double c = 123.456;

    printf("int: %zu\n", sizeof(int));

    printf("double: %zu\n", sizeof(double));

    printf("&a: %p\n", &a);

    printf("&b: %p\n", &b);

    printf("&c: %p\n", &c);

    return 0;

}

sh-5.1$ ./main

int: 4

double: 8

&a: 0x7fff48c90720

&b: 0x7fff48c90730

&c: 0x7fff48c90740

sh-5.1$

变量a是char类型，地址是 0x7fff48c90720，长度是 1
就是说a从 0x7fff48c90720 地址开始，到 0x7fff48c90721 地址结束，不包括这个地址

变量b是int类型，地址是 0x7fff48c90730，长度是 4
就是说b从 0x7fff48c90730 地址开始，到 0x7fff48c90734 地址结束，不包括这个地址

变量c是double类型，地址是 0x7fff48c90730，长度是 8
就是说c从 0x7fff48c90740 地址开始，到 0x7fff48c90748 地址结束，不包括这个地址

但是 void 没有长度信息，只有一个地址信息，这就导致在对data这个变量解引用的时候不知道使用多少个字节，就是说
是知道从哪里开始，但是不知道到哪里结束
只有一个地址信息，知道从哪里开始
没有长度信息，不知道到哪里结束
所以不能对 void * 解引用

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jackz007

        没有别的原因，只有等号两侧的数据类型匹配相容，编译器才能知道如何安排实现，也才能确定变量的使用规则。例如，同样是 p ++ ，如果是 (char *) p，p 的值将增加 1 ，如果是 (int *) p，p 的值将增加 4。

竹逸

jackz007 发表于 2022-11-26 13:34
没有别的原因，只有等号两侧的数据类型匹配相容，编译器才能知道如何安排实现。

我发现不进行类型转换，可以用字符型指针来接收这段空间的起始地址，但int型指针就无法编译

int main(void)
{
        char *p;

        p = malloc(sizeof(int));
}

jackz007

竹逸 发表于 2022-11-26 13:35
我发现不进行类型转换，可以用字符型指针来接收这段空间的起始地址，但int型指针就无法编译

         所以，我说过，等号两侧需要类型相容，指的就是这个意思。加了强制类型转换，代表你自己已经知道这样做所存在的风险，并需要坚持这样做，所以，编译器就不再拦着。

人造人

先等一等，你的意思是这样的代码有问题？

sh-5.1$ cat main.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void) {
    char *a = malloc(3);
    a[0] = 'o';
    a[1] = 'k';
    a[2] = '\0';
    puts(a);
    free(a);
    return 0;
}
sh-5.1$ gcc -g -Wall -o main main.c
sh-5.1$ ./main
ok
sh-5.1$

人造人

知道为什么了吗？
为什么？

sh-5.1$ cat main.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void) {
    char *a = malloc(3);
    a[0] = 'o';
    a[1] = 'k';
    a[2] = '\0';
    puts(a);
    free(a);
    return 0;
}
sh-5.1$ gcc -g -Wall -o main main.c
sh-5.1$ ./main
ok
sh-5.1$ g++ -g -Wall -o main main.c
main.c: In function ‘int main()’:
main.c:5:21: error: invalid conversion from ‘void*’ to ‘char*’ [-fpermissive]
    5 |     char *a = malloc(3);
      |               ~~~~~~^~~
      |                     |
      |                     void*
sh-5.1$

人造人

假如向该段空间的起始地址存储一个int型数据

怎么存？

竹逸

jackz007 发表于 2022-11-26 13:40
所以，我说过，等号两侧需要类型相容，指的就是这个意思。加了强制类型转换，代表你自己已经 ...

我想起来了，数据要读取多大的长度好像是有栈顶寄存器（SP）来决定偏移多少个字节的，内存空间依然是字节型空间无法改变，改变的是由SP决定读取数据的长度

人造人

这么存？

sh-5.1$ cat main.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void) {
    int *a = malloc(32);
    *a = 1234;
    printf("%d\n", *a);
    free(a);
    return 0;
}
sh-5.1$ gcc -g -Wall -o main main.c
sh-5.1$ ./main
1234
sh-5.1$

人造人

从起始地址开始读取出来的数据就只能是一个字节
上面的代码读取出来的就不是一个字节，是一个int，因为变量a的类型是int *

人造人

简单来说就是，我没看懂你在说什么
如果你认为这个无法用C语言描述，那就用汇编语言来描述一下你的问题

竹逸

人造人 发表于 2022-11-26 14:01
假如向该段空间的起始地址存储一个int型数据

怎么存？

依然是以字节存储的，只不过int型数据是占4个字节，就是要传输4个字节的数据，内存中的数据先是由CPU读取到通用寄存器里，要读取多大的长度由与它关联的寄存器给出，我想起了汇编的知识

jackz007

竹逸 发表于 2022-11-26 14:01
我想起来了，数据要读取多大的长度好像是有栈顶寄存器（SP）来决定偏移多少个字节的，内存空间依然是字节 ...

       SP 是 16 位程序的栈顶指针，当需要局部变量存储空间的时候，需要多少字节，就把 SP 减掉多少，这样，堆栈操作（push / pop）就不会再使用这些空间，这里需要强调的是，堆栈空间只适合局部变量使用，malloc() 并不是从堆栈，而是从堆上获得的空间，所以，在函数内使用 malloc() 分配到的空间，并不会在函数退出的时候被收回，只要不使用 free() 进行释放，就会一直存在。
       再纠正一点，你读写存储空间的内容与 SP 并没有任何的直接关系。

人造人

malloc函数申请的内存空间为什么要进行类型强制转换？

malloc函数申请的内存空间需要进行类型强制转换？
反正我写代码是从来不强制转换的，因为没有必要，因为强制转换既不会增加代码的可读性，也不会增加代码的执行效率，完全就是多余的，就和auto关键字差不多，我见你写代码从来不在变量前面加这个，我也不加，因为没有必要
强制转换也差不多就是这样的，因为没有必要，当然就算是加上也不会有语法错误，只是没有必要

sh-5.1$ cat main.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void) {
    char *a = malloc(3);
    a[0] = 'o';
    a[1] = 'k';
    a[2] = '\0';
    puts(a);
    free(a);
    return 0;
}
sh-5.1$ gcc -g -Wall -o main main.c
sh-5.1$ ./main
ok
sh-5.1$

再举个例子？
在C++中，类里面可以不加this直接使用类内部的变量，但是这里我会选择加上
这里
        return x + y;
        return this->x + this->y;
这两个都是可以的，但是这里我会选择加上
因为我认为这样会增加代码的可读性，这完全就是我自己的感觉


其实有些东西就是多余的，完全没有必要的，要不要用，完全取决于你自己

class test_t {
public:
    test_t(int x = 0, int y = 0): x(x), y(y) {}
    int add() {
        //return x + y;
        return this->x + this->y;
    }
private:
    int x, y;
};

竹逸

jackz007 发表于 2022-11-26 14:11
SP 是 16 位程序的栈顶指针，当需要局部变量存储空间的时候，需要多少字节，就把 SP 减掉多少， ...

是的，我学汇编的时候就是小甲鱼8086的CPU知识，所以也就只能用8086的来描述，而且malloc函数却是也是从堆中开辟的空间，就是不知道堆指针是由什么寄存器来作偏移量的

人造人

竹逸 发表于 2022-11-26 14:10
依然是以字节存储的，只不过int型数据是占4个字节，就是要传输4个字节的数据，内存中的数据先是由CPU读取 ...

11楼
https://fishc.com.cn/forum.php?m ... 281&pid=6063279

人造人

竹逸 发表于 2022-11-26 14:10
依然是以字节存储的，只不过int型数据是占4个字节，就是要传输4个字节的数据，内存中的数据先是由CPU读取 ...

先把我的回复从上到下看一遍，然后再提出你的问题

竹逸

人造人 发表于 2022-11-26 14:03
这么存？

好神奇，为什么我问问题之前，和你同样的代码无法编译，现在又能编译了你看我问题描述，描述说不进行强制转换就无法编译，为啥现在又能编译了

jackz007

竹逸 发表于 2022-11-26 14:21
是的，我学汇编的时候就是小甲鱼8086的CPU知识，所以也就只能用8086的来描述，而且malloc函数却是也是从 ...

        你不用关心堆指针的事情，因为，这个完全是由操作系统在掌控（malloc() 是 Windows API），你只需要按规则进行申请、使用和释放就可以了。

人造人

竹逸 发表于 2022-11-26 14:26
好神奇，为什么我问问题之前，和你同样的代码无法编译，现在又能编译了你看我问题描述，描述 ...

17楼
https://fishc.com.cn/forum.php?m ... 281&pid=6063298