C/C++二级指针void**的使用场景与原理分析
C/C++二级指针void**的使用场景与原理分析
在C/C++编程中，指针是一个核心概念，特别是二级指针的使用更是让很多初学者感到困惑。本文通过一个实际项目中的问题，深入探讨了二级指针void的使用场景和原理，帮助读者更好地理解这一复杂概念。**
前言
在实现一个高并发内存池项目时，遇到了一个关于二级指针的问题。具体来说，项目需要将分配出去的T类型（泛型类型）大小的内存块回收起来挂在一根链表上。在处理不同系统环境下指针大小差异的问题时，发现使用void**可以巧妙地解决这一问题。
如上图所示，_freeList是头指针，后面连着的每一块内存块都是回收回来的T类型大小的内存块。在头指针为空的情况下，需要将当前回收的内存块挂到链表上。为了实现这一操作，需要确保内存块中至少包含一个指针大小的空间。考虑到32位系统环境下指针大小为4个字节，而64位环境下指针大小为8个字节，如何优雅地处理这一差异成为了一个问题。
代码示例中展示了使用*(void**)obj = nullptr这一行代码的巧妙之处。通过将obj强制转换为二级指针，然后解引用获得一个一级指针并令其指向空，这一做法不仅简洁，而且能够自动适应不同平台的指针大小。
前置知识
在深入剖析这一问题之前，需要补充几个关键知识点。
强制类型转换的机制
强制类型转换是C/C++中一个重要的概念。其语法形式为：
(type_name) expression
当执行强制类型转换时，编译器会尝试将expression的值按照type_name指定的类型进行解释或表示，这通常涉及到对二进制表示的重新解释。
例如，将一个char类型的变量强制转换为int类型：
char c = 'a';
int i = (int)c;
在这个例子中，c变量存储的机器指令并没有改变，只是编译器将其按照不同的数据类型进行了翻译。
关于void、void以及void*
在C/C++语言中，void类型是一个特殊的类型，它没有具体的表示形式，通常用于表示无类型或空类型。
1. void 类型
- 返回值：当函数不返回任何值时，其返回类型应声明为
void。 - 函数参数：
void也可以作为函数的参数类型，但通常只出现在函数指针的定义中，表示这个函数不接受任何参数。
2. void* 类型
void*是一个指向任意类型的指针。它本身并不携带任何类型信息，但可以指向任何数据类型。由于void*没有类型信息，因此不能直接解引用，需要先将其转换为相应类型的指针。
3. void** 类型
void**是一个指向void*的指针，即双重指针。它用于存储指向任意类型指针的指针。这在某些高级用法中很有用，比如处理指针的数组或者动态分配指针数组。
问题的解决
回到最初的问题：为什么*(void**)obj = nullptr这一行代码能够解决问题？
通过强制类型转换将obj转换为void**，然后解引用获得一个void*类型的指针。由于void**是一个指向void*的指针，所以对void**指针进行解引用操作时，可以拿到一个一级指针变量的地址。
假设obj的值是0x3f4af412，将其转换为void**后，obj的值仍然是0x3f4af412。但是此时对obj进行解引用，就可以拿到0x3f4af412这块地址空间中存储的内容。由于将obj所指向的T类型的空间大小给强转成了void*类型，所以取出来0x3f4af412地址的时候就变成了平台的4/8字节大小的指针类型。
通过这种方式，可以巧妙地处理不同系统环境下指针大小的差异，而无需显式判断当前平台是32位还是64位。
结束
通过这个实际案例，我们可以看到二级指针在处理复杂内存管理问题时的重要作用。理解二级指针的概念和使用场景，对于提升C/C++编程能力具有重要意义。