K&R《C程序设计语言》qsort函数指针版强制转换合法性探究

1. 为何调用qsort_alt时需显式转换参数？ #

K&R实现的qsort_alt函数第一个参数类型为void**，但实际测试传入的通常是char**、wchar_t**这类具体的指针数组（数组名会退化为指向首元素的指针）。由于void**与char**属于不同的指针类型，C标准（C99及后续版本）规定，不同对象指针类型之间的隐式转换仅允许在void*与其他对象指针之间进行，void**并不具备void*的通用指针特性。因此必须通过显式强制转换告知编译器我们确认类型转换的意图，否则编译器会抛出类型不匹配警告甚至拒绝编译。

2. (void**)linearr及(void**)wlinearr这类数组指针转换是否合法？ #

这类转换在C标准中允许但需谨慎：

• 首先，数组名在表达式中会自动转换为指向数组首元素的指针（如char* linearr[]会退化为char**）。根据C11标准6.3.2.3第7条，任何指向对象类型的指针都可以转换为另一种对象指针类型，只要转换回原类型，其值能保持不变。
• 其次，void*的大小与所有对象指针的大小相等（C11标准6.2.5第28条），因此char**转换为void**后，指针的存储大小和对齐要求不会出现冲突。
• 但需注意：转换后的指针若直接用于访问原类型以外的对象，可能触发实现定义的行为。不过qsort_alt仅以void*为单位操作数组元素，原数组元素大小（如sizeof(char*)）与sizeof(void*)完全一致，实际使用不会出问题，但严格来说这类转换不属于标准规定的“安全兼容”转换，依赖编译器实现行为。

3. numcmp/strcmp/wcscmp等函数指针转换为int (*)(void*, void*)是否合规？ #

这类转换标准允许，但转换后的函数调用属于未定义行为：

• C11标准6.3.2.3第8条规定，不同类型的函数指针之间可以强制转换，但只有转换回原函数指针类型后调用，行为才是定义良好的。
• 以strcmp为例，其原型为int (*)(const char*, const char*)，与int (*)(void*, void*)参数类型不兼容。即使调用时传入的void*实际指向char*，通过转换后的函数指针调用strcmp，本质是用不匹配的函数类型调用，违反C11标准6.5.2.2第9条（函数调用的参数类型必须与函数定义的参数类型兼容），属于未定义行为——主流编译器通常会按预期处理，但无法保证所有架构或编译器下都能正常工作。

4. qsort_alt中对comp的调用是否存在问题？ #

结合上述函数指针的问题，qsort_alt对comp的调用确实存在标准合规性问题：

• 如果comp是由strcmp这类原参数带const修饰的函数转换而来，qsort_alt的comp参数类型int (*)(void*, void*)没有const限定符，会导致参数类型兼容性进一步恶化——const char*与void*的兼容度更低，调用时会丢弃const属性，虽编译器可能不报错，但违反了const的语义约定。
• 更关键的是，如问题3所述，通过不兼容的函数指针类型调用函数本身就是未定义行为，无论实际参数值是否正确，标准无法保证调用结果的正确性或程序稳定性。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Lover of Structure