【整理】为什么在C/C++中总是对malloc的返回值进行强制转换

============= 文章1 ================

       首先要说的是，使用 malloc 函数，请包含 stdlib.h（C++ 中可以是 cstdlib），而不是 malloc.h 。因为 malloc.h 从来没有在 C 或者 C++ 标准中出现过！因此并非所有编译器都有 malloc.h 这个头文件。但是所有的 C 编译器都应该有 stdlib.h 这个头文件。 

在 C++ 中，强制转换 malloc() 的返回值是必须的，否则不能通过编译。
在 C 中，这种强制转换却是多余的，并且不利于代码维护。 

       起初，C 没有 void* 指针，那时 char* 被用作泛型指针（generic pointer），所以那时  malloc 的返回值是 char* 。因此，那时必须强制转换 malloc 的返回值。后来，ISO C 标准定义了 void* 指针作为新的泛型指针。并且 void* 指针可以不经转换，直接赋值给任何类型的指针（函数指针除外）。从此，malloc 的返回值变成了 void* 之后，便不再需要强制转换 malloc 的返回值了。以下程序在 VC6 编译无误通过。 

#include <stdlib.h> 
int main( void ) 
{ 
    double *p = malloc( sizeof *p ); /* 不推荐用 sizeof( double ) */ 
    return 0; 
}

       当然，强制转换 malloc 的返回值并没有错，但画蛇添足！例如，日后你有可能把 double *p 改成 int *p 。这时，你就要把所有相关的 (double *)malloc( sizeof(double) ) 改成 (int *)malloc( sizeof(int) ) 。如果改漏了，那么你的程序就会存在 bug 。就算你有把握把所有相关的语句都改掉，但这种无聊乏味的工作你不会喜欢吧！不使用强制转换可以避免这样的问题，而且书写简便，何乐而不为呢？使用以下代码，无论以后指针改成什么类型，都不用作任何修改。 

double *p = malloc( sizeof *p );

       值得一提的是，上述写法中 p 虽然没有指向具体的内存空间，但并不影响通过 sizeof *p 来计算占用内存的大小。
       类似地，使用 calloc ，realloc 等返回值为 void* 的函数时，也不需要强制转换返回值。


============= 文章2 ================

      本文概括叙述了上文的内容，并且针对 malloc 返回值的 3 种转型方式进行总结，（相对于上文）更全面的总结其各自的应用范围。

以前有篇文章叫《C/C++ 误区 —— 强制转换 malloc() 的返回值》（即上文）。文章大致内容是：

• malloc 函数在 <stdlib.h> 或者 <cstdlib> 头文件中，而不是 <malloc.h> 中。
• 由于 C 语言最初没有 void 类型，所以是使用 char* 来代表通用指针。

/* the old declaration of malloc */
char* malloc(size_t size);

char* p = malloc( size * sizeof(*p) );
/* 可以，不需要转型 */

T1* p1 = malloc(size1 * sizeof(*p1) );
/* (T1!=char) 不可以，char*不能隐式转换成T1*  */

T2* p2 = (T2*)malloc(size2 * sizeof(*p2) );
/* (T2!=char) 可以，显示类型转换 */

• C 语言后来引入了 void 类型，开始使用 void* 代表通用指针，同时规定 void* 可以隐式转换到任意指针类型。 

/* the new declaration of malloc */
void* malloc(size_t size);

char* p = malloc( size * sizeof(*p) );
/* 仍然可以，void* 可以隐式转换到任意指针类型 */

T1* p1 = malloc( size1 * sizeof(*p1) );
/* 现在可以，void* 可以隐式转换到任意指针类型 */

T2* p2 = (T1*)malloc( size2 * sizeof(*p2) );
/* 仍然可以，但不再必须 */

• 在引入了 void 之后的 C 语言中，再使用强制转换是画蛇添足，同时影响代码维护，并且说这是一个 C/C++ 的误区。  

上面 4 点属于原文观点，下面阐述本文观点。

对 malloc 返回值的转型，大致有以下三种方式： 

• 仅在 C 中

/* legal only in C */

/* 新头文件，具有 void 类型 */
T* p = malloc(size * sizeof(*p) ); /* T!=void */

/* 旧头文件，不具有 void 类型 */
T* p = (T*)malloc(size* sizeof(*p) ); /* T!=void */

• 仅在 C++ 中

       C++ 天然支持 void ，但是不允许 void* 隐式转换到任意类型指针，需要 static_cast 。

// legal only in C++

// 新头文件
T* p = static_cast<T*>( malloc(size * sizeof(*p) ));

// 旧头文件(目前还有这种编译器吗)
T* p = reinterpret_cast<T*>( malloc(size * sizeof(*p) ));

// 当然在 C++ 中应该考虑
T* p = new T[size];
// 或者
std::vector<T> p(size);
// 但这不是文章讨论重点

• 在 C/C++ 中

/* legal in both C and C++ */
/* legal in both new  and old header */
T* p = (T*)malloc(size * sizeof(*p) );

       第 1 种对新头文件的转型方式，如同代码第 1 行所说，仅在 C 编译器中合法。因为 C++ 不支持 void* 到其他指针类型的隐式转换。所以，原文章说这是 C/C++ 的误区，并不准确。这仅仅是（引入 void 类型之后的）C 语言中的“非必须”的动作，是否是误区，还有待考量。
       第 2 种对新旧头文件的转型方式，代码第 1 行也说了，仅在 C++ 编译器中合法。因为 C 编译器不认识 static_cast 或者 reinterpret_cast 。
       第3种，是一种中庸的写法。如同代码第 1 行所说：此代码无论是在 C 还是 C++ 编译器，无论是新头文件还是旧头文件，都是合法的代码。是可移植性最好的代码。 因为代码中使用的（C 风格的）转型、malloc，C／C++ 都支持。
       所以，这种写法并不一定是误区或者画蛇添足。因为代码的作者也许比原文章的作者对移植性（C 和 C++ 的新旧编译器）考虑更多。

参考资料：ISO/IEC 9899:1999 (E) Programming languages — C 7.20.3.3 The malloc function