18、void* 的妙用：通用指针、函数指针与回调、实现泛型数据结构

说到 void*，很多初学者会觉得它有点「玄乎」。

嗯，我刚开始学 C 语言时也这么觉得。一个不知道类型的指针，能干嘛？

后来在项目中写底层驱动、做内存池管理，才发现这玩意儿简直是 C 语言的「瑞士军刀」。今天咱们就把它彻底聊透。

18.1 void* 的本质：丢掉类型信息的指针

说白了，void* 就是一个「裸指针」。它只告诉你地址在哪，不告诉你这个地址里存的是什么类型的数据。

int a = 42;
void* p = &a;  // 合法，任何指针都能赋给 void*

但你不能直接解引用它：

// printf("%d\n", *p);  // 编译错误！不知道类型怎么解引用？

必须强制转换回具体类型才能用：

int* ip = (int*)p;
printf("%d\n", *ip);  // 输出 42

18.2 通用指针：让函数接受任意类型

标准库里的 qsort 就是典型例子。它怎么做到给任意类型的数组排序？

void qsort(void* base, size_t num, size_t size,
           int (*compar)(const void*, const void*));

第一个参数就是 void*，不管你是 int 数组、double 数组还是结构体数组，都能传进去。

我自己写过一个通用的「查找最大值」函数：

void* find_max(void* arr, size_t count, size_t elem_size,
               int (*cmp)(const void*, const void*)) {
    char* base = (char*)arr;  // 按字节操作
    void* max = base;

    for (size_t i = 1; i < count; i++) {
        void* current = base + i * elem_size;
        if (cmp(current, max) > 0) {
            max = current;
        }
    }
    return max;
}

18.3 函数指针与回调：把行为当作参数传递

函数指针的声明看起来有点吓人：

int (*func_ptr)(int, double);

其实拆开看就简单了：func_ptr 是一个指针，指向一个返回 int、接受 int 和 double 参数的函数。

回调函数是它的经典用法。比如你写一个事件处理框架：

typedef void (*event_handler_t)(int event_id, void* user_data);

void register_handler(event_handler_t handler, void* user_data) {
    // 保存 handler 和 user_data
}

void on_button_click(int id, void* data) {
    printf("按钮 %d 被点击了\n", id);
}

// 使用时
register_handler(on_button_click, NULL);

18.4 实现泛型数据结构：一个简单的动态数组

用 void* 配合函数指针，就能写出「类型无关」的数据结构。下面是一个简化版的动态数组：

typedef struct {
    void* data;        // 实际数据存储区
    size_t elem_size;  // 每个元素的大小
    size_t capacity;   // 容量
    size_t size;       // 当前元素个数
} DynArray;

DynArray* dynarray_create(size_t elem_size, size_t initial_capacity) {
    DynArray* arr = malloc(sizeof(DynArray));
    arr->data = malloc(elem_size * initial_capacity);
    arr->elem_size = elem_size;
    arr->capacity = initial_capacity;
    arr->size = 0;
    return arr;
}

void dynarray_push(DynArray* arr, void* elem) {
    if (arr->size == arr->capacity) {
        arr->capacity *= 2;
        arr->data = realloc(arr->data, arr->elem_size * arr->capacity);
    }
    // 按字节拷贝元素
    char* dest = (char*)arr->data + arr->size * arr->elem_size;
    memcpy(dest, elem, arr->elem_size);
    arr->size++;
}

void* dynarray_get(DynArray* arr, size_t index) {
    return (char*)arr->data + index * arr->elem_size;
}

用的时候：

DynArray* int_arr = dynarray_create(sizeof(int), 10);
int val = 42;
dynarray_push(int_arr, &val);

int* result = (int*)dynarray_get(int_arr, 0);
printf("%d\n", *result);  // 输出 42

18.5 知识体系图

下面这张图帮你理清 void* 的核心脉络：

18.6 避坑指南

• 不要对 void* 做算术运算 —— 标准 C 不允许。转成 char* 再算。
• 函数指针的调用约定要一致 —— 特别是在嵌入式或跨平台代码中，__stdcall 和 __cdecl 混用会崩溃。
• 回调中的 user_data 要小心生命周期 —— 如果传了栈上变量的地址，回调执行时变量可能已经销毁。

void* 用好了，能让你的代码复用性提升一个档次。但用不好，就是段错误的温床。记住一个原则：void* 只负责「传地址」，不负责「管生命周期」。谁分配的内存，谁负责释放。

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