臭名昭著的空指针到底是什么？

只看该作者 · 2016-9-11 22:30

语言定义中说明, 每一种指针类型都有一个特殊值—— “空指针” —— 它与
同类型的其它所有指针值都不相同, 它“与任何对象或函数的指针值都不相等”。
也就是说, 取地址操作符& 永远也不能得到空指针, 同样对malloc() 的成功调用
也不会返回空指针, 如果失败, malloc() 的确返回空指针, 这是空指针的典型用法:
表示“未分配” 或者“尚未指向任何地方” 的指针。

空指针在概念上不同于未初始化的指针。空指针可以确保不指向任何对象或
函数; 而未初始化指针则可能指向任何地方。
如上文所述, 每种指针类型都有一个空指针, 而不同类型的空指针的内部表示
可能不尽相同。尽管程序员不必知道内部值, 但编译器必须时刻明确需要那种空
指针, 以便在需要的时候加以区分

只看该作者 · 2016-9-11 22:31

495个C语言问题.pdf (1.37 MB)

1万 · 2016-9-12 09:18

空指针就是告诉系统，这个位置会放个指针。

1万 · 2016-9-12 09:19

对于空指针值，一般的文档中倾向于用 NULL 表示，而没有直接说成 0。但是我们应该清楚：对于指针类型来说，返回NULL 和返回 0 是完全等价的，因为 NULL 和 0 都表示 “null pointer”（空指针）。一句话，空指针是什么，就是一个被赋值为0的指针，在没有被具体初始化之前，其值为0.

在uC/OS中普遍的用到了，对指针是否为空指针的判断，而没有把C语言中其中的语法知识讲解出来，很多同学对此理解有些含糊，趁着有时间，把其中的一些疑问及解答列举如下。若有错误请指正。
问题一：什么是空指针常量（null pointer constant）?
An integer constant expression with the value 0, or such an expression cast to type void *, is called a null pointer constant. （一个表示0值的整数常量，叫做空指针常量）
解释： 0、0L 、3 - 3（它们都是“integer constant expression”整数常量表达式）以及 (void*)0 等都是空指针常量（注意 (char*) 0 不叫空指针常量，只是一个空指针值）。
至于系统选取哪种形式作为空指针常量使用，则是实现相关的。
一般的 C 系统选择 (void*)0 或者 0 的居多（也有个别的选择 0L）；
问题二：什么是空指针（null pointer）?
If a null pointer constant is converted to a pointer type, the resulting pointer, called a null pointer, is guaranteed to compare unequal to a pointer to any object or function. （如果一个空指针常量赋给了一个有类型的指针变量，那么这个指针就叫空指针。它不指向任何的对象或者函数）
解释：如果 p 是一个指针变量，
若进行： p = 0;、p = 0L;、p = '\0';、p = 3 - 3;、p = 0 * 17; 中的任何一种赋值操作之后（对于 C 来说还可以是 p = (void*)0;）
p 都成为一个空指针，并且由系统保证空指针不指向任何实际的对象或者函数。反过来说，任何对象或者函数的地址都不可能是空指针。
问题三：什么是 NULL？
The macro（宏）NULL is defined in <stddef.h> (and other headers) as a null pointer constant （NULL作为一个宏定义为一个空指针常量）
即 NULL 是一个标准规定的宏定义，用来表示空指针常量。因此，除了上面的各种赋值方式之外，还可以用 p = NULL; 来使 p 成为一个空指针。
有些系统中这样来宏定义的
#define NULL 0
char *p = NULL;
问题四：空指针（null pointer）指向了内存的什么地方即空指针的内部实现？
标准并没有对空指针指向内存中的什么地方这一个问题作出规定，也就是说用哪个具体的地址值（0x0 地址还是某一特定地址）表示空指针取决于系统的实现。我们常见的空指针一般指向 0 地址，即空指针的内部用全 0 来表示（zero null pointer，零空指针）；也有一些系统用一些特殊的地址值或者特殊的方式表示空指针（nonzero null pointer，非零空指针），具体请参见 C FAQ。
在实际编程中不需要了解在我们的系统上空指针到底是一个 zero null pointer 还是 nonzero null pointer，我们只需要了解一个指针是否是空指针就可以了——编译器会自动实现其中的转换，为我们屏蔽其中的实现细节。注意：不要把空指针的内部表示等同于整数 0 的对象表示——如上所述，有时它们是不同的。
问题5：在实际的操作中如何判断某个指针是不是空指针？
可以通过与空指针常量或者其它的空指针的比较来实现（注意与空指针的内部表示无关）。
指针变量 p 是空指针的判断：（假设 p 是一个指针变量，q 是一个同类型的空指针，要检查 p 是否是一个空指针）
if ( p == 0 )
if ( p == '\0' )
if ( p == 3 - 3 )
if ( p == NULL ) /* 使用 NULL 必须包含相应的标准库的头文件 */
if ( NULL == p )
if ( !p )
if ( p == q )
问题6：可以定义自己的 NULL 的实现吗？
解释：If the program declares or defines an identifier in a context in which it is reserved (other than as allowed by 7.1.4), or defines a reserved identifier as a macro name, the behavior is undefined.（ NULL 是标准库中的一个符合上述条件的 reserved identifier （保留标识符）。所以，如果包含了相应的标准头文件而引入了 NULL 的话，则再在程序中重新定义 NULL 为不同的内容是非法的，其行为是未定义的
问题7：malloc 函数在分配内存失败时返回 0 还是 NULL？
解释： malloc 函数是标准 C 规定的库函数。在标准中明确规定了在其内存分配失败时返回的是一个 “null pointer”（空指针）：
If the space cannot be allocated, a null pointer is returned.
它指向系统内存具体哪个地方是由系统决定的，应用者不必去深究。