为什么 void 在 C++ 中不采用 void 值？

Question

我很好奇为什么 C++ 没有通过 void 定义：

typedef struct { } void;

即无法实例化的类型的值是什么，即使该安装必须不产生任何代码？

如果我们使用gcc -O3 -S，那么以下两者都会产生相同的汇编程序：

int main() { return 0; }

和

template <class T> T f(T a) { }
typedef struct { } moo;
int main() { moo a; f(a); return 0; }

这很有意义。 struct { } 只接受一个空值，很容易优化掉。事实上，奇怪的是它们在没有-O3 的情况下产生了不同的代码。

但是，您不能简单地使用 typedef void moo 来实现相同的技巧，因为 void 不能假定任何值，甚至不能假定为空值。这种区别有什么用处吗？

还有各种其他强类型语言，例如 Haskell，可能还有 ML，它们的 void 类型具有值，但没有公开提供无值类型，尽管有些拥有本机指针类型，其行为类似于 void *。

Answer 1

我看到 void 无法从 C++ 的 C 根实例化的原因。在过去的血腥日子里，类型安全并不是什么大问题，void*s 经常被传递。但是，您可能总是在查看不是字面意思的代码 void*（由于 typedefs，宏，在 C++ 中，模板），但仍然意味着它。

如果您不能取消引用 void* 而必须首先将其转换为指向正确类型的指针，这会有点安全。无论您是按照Ben Voigt 的建议使用不完整的类型，还是使用内置的void 类型，都无关紧要。您可以避免错误地猜测您正在处理一种类型，而您不是。

是的，void 引入了烦人的特殊情况，尤其是在设计模板时。但编译器不会静默接受实例化void 的尝试是一件好事（即有意的）。

Answer 2

因为这不会使 void 成为不完整的类型，现在会吗？

再次尝试您的示例代码：

struct x; // incomplete
typedef x moo;

Answer 3

为什么应该 void 是一个不完整的类型？

有很多原因。

最简单的是：moo FuncName(...) 仍然必须返回一些东西。无论是中性值，还是“非价值值”，还是别的什么；它仍然必须说return value;，其中value 是一些实际值。一定是return moo();。

为什么要编写一个在技术上返回一些东西的函数，而实际上它并没有返回一些东西？编译器无法优化返回，因为它返回的是一个完整类型的值。调用者可能实际使用它。

你知道，C++ 并不是所有的模板。编译器不一定具有丢弃所有内容的知识。它通常必须执行不知道该代码的外部使用情况的函数内优化。

void 在这种情况下意味着“我不返回任何东西”。这与“我返回一个无意义的值”之间存在根本区别。这样做是合法的：

moo FuncName(...) { return moo(); }

moo x = FuncName(...);

这充其量只是误导。粗略扫描表明正在返回和存储一个值。标识符x 现在有了一个值并且可以用于某些事情。

而这个：

void FuncName(...) {}

void x = FuncName(...);

是编译器错误。是这样的：

void FuncName(...) {}

moo x = FuncName(...);

很清楚发生了什么：FuncName 没有返回值。

即使您是从头开始设计 C++，没有对 C 的保留，您仍然需要一些关键字来指示返回值的函数和不返回值的函数之间的区别。

此外，void* 之所以特殊，部分原因是void 不是一个完整的类型。因为标准要求它不是一个完整的类型，所以void* 的概念可能意味着“指向无类型内存的指针”。这具有专门的铸造语义。指向类型化内存的指针可以隐式转换为非类型化内存。指向无类型内存的指针可以显式转换回原来的类型指针。

如果您改用moo*，那么语义会变得很奇怪。您有一个指向 typed 内存的指针。目前，C++ 将不相关的类型化指针（某些特殊情况除外）之间的转换定义为未定义的行为。现在标准必须为moo 类型添加另一个例外。它必须说明当你这样做时会发生什么：

moo *m = new moo;
*moo;

对于void，这是一个编译器错误。 moo 是怎么回事？还是没用没意义，但编译器必须允许。

说实话，我会说更好的问题是“为什么void 应该是一个完整的类型？”