【转】关于空指针NULL、野指针、通用指针

只看该作者 · 2017-1-8 12:33

首先说一下什么是指针，只要明白了指针的含义，你就明白null的含义了。
假设有语句 int a=10;
那么编译器就在内存中开辟1个整型单元存放变量a，我们假设这个整型单元在内存中的地址是 0x1000；那么内存0x1000单元中存放了数据10，每次我们访问a的时候，实际上都是访问的0x1000单元中的10.
现在定义：int *p；
p=&a；
当编译器遇到语句int *p时，它也会在内存中给指针变量p分配一个内存单元，假设这个单元在内存的编址为0x1003；此时，0x1003中的值是不确定的，（因为我们没有给指针赋值），当编译器遇到了p=&a时，就会在0x1003单元中保存0x1000，请看，这就是说：（指针变量p代表的）内存单元0x1003存放了变量a的内存地址！用通俗的话说就是p指向了变量a。
p=NULL，就是说：内存单元0x1003不存放任何变量的内存地址。

删除一个new了的数组。有必要的话。比如非标准的类( new CMyClass)，在Type *p = new Type[N]; delete []p;的最后最好再加一句: p = NULL

空指针是一个特殊的指针值，也是唯一一个对任何指针类型都合法的指针值。指针变量具有空指针值，表示它当时处于闲置状态，没有指向有意义的东西。空指针用0表示，C语言保证这个值不会是任何对象的地址。给指针值赋零则使它不再指向任何有意义的东西。为了提高程序的可读性，标准库定义了一个与0等价的符号常量NULL. 程序里可以写 p = 0; 或者 p = NULL; 两种写法都把p置为空指针值。相对而言，前一种写法更容易使读程序的人意识到这里是一个指针赋值。

我们印象中C语言的指针都有类型，实际上也存在一种例外。这里涉及到通用指针，它可以指向任何类型的变量。通用指针的类型用（void *）表示，因此也称为void 指针。
int n=3, *p;
void *gp;
gp = &n;
p=(int *)gp1;

野指针，也就是指向不可用内存区域的指针。通常对这种指针进行操作的话，将会使程序发生不可预知的错误。
“野指针”不是NULL指针，是指向“垃圾”内存的指针。人们一般不会错用NULL指针，因为用if语句很容易判断。但是“野指针”是很危险的，if语句对它不起作用。野指针的成因主要有两种：

一、指针变量没有被初始化。任何指针变量刚被创建时不会自动成为NULL指针，它的缺省值是随机的，它会乱指一气。所以，指针变量在创建的同时应当被初始化，要么将指针设置为NULL，要么让它指向合法的内存。

二、指针p被free或者delete之后，没有置为NULL，让人误以为p是个合法的指针。别看free和delete的名字恶狠狠的（尤其是delete），它们只是把指针所指的内存给释放掉，但并没有把指针本身干掉。通常会用语句if (p != NULL)进行防错处理。很遗憾，此时if语句起不到防错作用，因为即便p不是NULL指针，它也不指向合法的内存块。例：

char *p = (char *) malloc(100);

strcpy(p, “hello”);

free(p); // p 所指的内存被释放，但是p所指的地址仍然不变

if(p != NULL) // 没有起到防错作用

strcpy(p, “world”); // 出错

另外一个要注意的问题：不要返回指向栈内存的指针或引用，因为栈内存在函数结束时会被释放。
指针是个很强大的工具，可是正因为它太强大，所以要操作它不是件易事。操作不当造成的野指针，甚至会引起系统死机等比较严重的后果。　如果程序定义了一个指针，就必须要立即让它指向一个我们设定的空间或者把它设为NULL，如果没有这么做，那么这个指针里的内容是不可预知的，即不知道它指向内存中的哪个空间（即野指针），它有可能指向的是一个空白的内存区域，可能指向的是已经受保护的区域，甚至可能指向系统的关键内存，如果是那样就糟了，也许我们后面不小心对指针进行操作就有可能让系统出现紊乱，死机了。所以我们必须设定一个空间让指针指向它，或者把指针设为NULL，这是怎么样的一个原理呢，如果是建立一个与指针相同类型的空间，实际上是在内存中的空白区域中开辟了这么一个受保护的内存空间，然后用指针来指向它，那么指针里的地址就是这个受保护空间的地址了，而不是不可预知的啦，然后我们就可以通过指针对这个空间进行相应的操作了；如果我们把指针设为NULL，我们在头文件定义中的 #define NULL 0 可以知道，其实NULL就是表示0，那么我们让指针＝NULL，实际上就是让指针＝0，如此，指针里的地址（机器数）就被初始化为0了，而内存中地址为0 的内存空间……不用多说也能想象吧，这个地址是特定的，那么也就不是不可预知的在内存中乱指一气的野指针了。　　还应该注意的是，free和delete只是把指针所指的内存给释放掉，但并没有把指针本身干掉。指针p被free以后其地址仍然不变（非NULL），只是该地址对应的内存是垃圾，p成了“野指针”。如果此时不把p设置为NULL，会让人误以为p是个合法的指针。用free或delete释放了内存之后，就应立即将指针设置为NULL，防止产生“野指针”。内存被释放了，并不表示指针会消亡或者成了NULL指针。（而且，指针消亡了，也并不表示它所指的内存会被自动释放。）　　最后，总结一下野指针的的成因吧： 1、指针变量没有被初始化。任何指针变量刚被创建时不会自动成为NULL指针，它的默认值是随机的，它会乱指一气。 2、指针p被free或者delete之后，没有置为NULL，让人误以为p是个合法的指针。 3、指针操作超越了变量的作用范围。这种情况让人防不胜防。

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【转载】空指针赋值分区

为什么通过空指针读写的时候就会出现异常？

除了NULL表示空指针，是否还有其他的值也是空指针？
如果还有其他的值，你们这些表示空指针的值都是什么？为什么？

首先解答第一个问题，在windows核心编程第四版的windows的内存结构一章中，表13-1有提到NULL指针分配的分区。其范围是从0x00000000到0x0000FFFF。这段空间是空闲的，对于空闲的空间而言，没有相应的物理存储器与之相对应，所以对这段空间来说，任何读写操作都是会引起异常的。

有了上面的解答后，第二个问题就很容易解答了。NULL的定义出现以下几个地方：

stdio.h文件中

#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void *)0)
#endif
#endif

iOS.h文件中

#ifndef NULL
#define NULL 0
#endif

windef.h文件中

#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void *)0)
#endif
#endif

可见，NULL的值，基本上是用0来表示的，是不是只能用0呢？在windows xp sp2的系统平台下，如果执行下面代码也是会发生异常的：

int * pAddr = (int *)0x0000ffff;

*pAddr = 1;

而下面的代码是不会出问题的：

int * pAddr = (int *)0x00010000;

*pAddr = 1;

为什么呢？在windows xp sp2下发现0x00000000到0x0000FFFF是空闲区间，而0x00010000所处的是进程的私有区间。我想第二个问题应该已经解决了，我想，空指针是程序无论在何时都没有物理存储器与之对应的地址。为了保障“无论何时”这个条件，需要人为划分一个空指针的区域，固有上面NULL指针分区。

在第二个问题的基础上，要解答NULL指针的范围，那就相对来说容易了，对于在32位x86计算机上运行的windows xp sp2来说，就是从0x00000000到0x0000ffff。为什么分配如此大的空间？而在定义NULL的时候，只使用了 0x00000000这么一个值，这不是浪费吗？我想，这是操作系统地址空间的分配粒度相关的，windows xp sp2的分配粒度是64KB，为了达到对齐，空间地址需要从0x00010000开始分配，故空指针的区间范围有那么大。

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只看该作者 · 2017-1-8 12:34

【讨论】空指针究竟指向了内存的哪个地方？
转自:领测软件测试网[http://www.ltesting.NET]
原文链接:http://www.ltesting.Net/ceshi/ruanjianceshikaifajishu/rjcskfyy/dotnet/2007/0525/6080.html

大家都知道：
[code:1:4094d314c8]int *p;
p = NULL;[/code:1:4094d314c8]
是说明p为一个空指针。NULL在"stdio.h"中被宏定义为0（或其他什么常数〈视编译器而定〉），而这样又并不是说p指向的地址为0，那么各位大侠，这时p究竟指在哪儿呢？不会就这么悬着吧？！

望高手告知其中的细节。不胜感激！！

kj501 回复于：2005-05-13 11:48:51
以前有过讨论，搜索论坛看看。好象精华中也有。

gngwzz 回复于：2005-05-13 12:44:25
空指针指向你进程私有地址的0地址，，它不会被分配出去，，主要的不是null指在哪，而是如果指向null,我们的代码就可以用if(ptr)来判断它是不是有效的指针，不过，如果这个指针不是指向0，也有可能不是个有效的指针，，所以建议程序员在定义指针时把它初始化为0，

hhlcjcj 回复于：2005-05-13 17:18:31
受教

FH 回复于：2005-05-13 17:25:39
NULL不一定是0！这句话是俺今天第二次说。
NULL只是一个概念，叫作空值，其值本身没有任何含义，可以用0代替，也可以用1,...代替，只要这些值不会与系统实际的有效地址冲突即可。
因此，本人在此再次强调，不要自作聪明地认为NULL就是0，要判断的时候还是老老实实地与NULL做比较，别想当然地用什么!ptr之类的写法，因为在某个特定环境下，NULL可能不是0，而系统函数返回的是NULL不是0，那时，你的函数就会出现莫名其妙的错误。所以，养成良好的习惯是非常重要的。
忘了是谁第一个用了!ptr这样的写法，这个人该杀！害了多少人啊！

kj501 回复于：2005-05-13 17:29:34
[quote:a34b12769f="FH"]
别想当然地用什么!ptr之类的写法，....[/quote:a34b12769f]
印象中好象林锐写的《高质量c/c++编程指南》上就是这么提倡的。

win_hate 回复于：2005-05-13 23:42:52
空指针保证不是一个合法地址，这是标准规定的。

FH 回复于：2005-05-14 01:18:46
[quote:f8f6d3ff5f="kj501"]
印象中好象林锐写的《高质量c/c++编程指南》上就是这么提倡的。[/quote:f8f6d3ff5f]

那说明他就该杀！他的书是垃圾！审稿的人也是饭桶！

qunying 回复于：2005-05-14 01:50:01
你的说法并不正确.

请见翻译:
http://c-faq-chn.sourceforge.net/ccfaq/node59.html
特别是http://c-faq-chn.sourceforge.net/ccfaq/node69.html

[quote:7730b2a634="FH"]NULL不一定是0！这句话是俺今天第二次说。
NULL只是一个概念，叫作空值，其值本身没有任何含义，可以用0代替，也可以用1,...代替，只要这些值不会与系统实际的有效地址冲突即可。
因此，本人在此再次强调，不要自?..........[/quote:7730b2a634]

FH 回复于：2005-05-14 01:55:04
没觉得楼上引用的文字与俺的见解有什么冲突，相反，说得比俺更过火。比如：“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。”再如：“空指针的内部 (或运行期) 表达形式, 这可能并不是全零, 而且对不用的指针类型可能不一样。”

qunying 回复于：2005-05-14 02:01:03
也许这一段可能更适合对 if (!ptr) 的讨论http://c-faq-chn.sourceforge.net/ccfaq/node62.html

qunying 回复于：2005-05-14 02:13:45
[quote:450a3da0e5="FH"]没觉得楼上引用的文字与俺的见解有什么冲突，相反，说得比俺更过火。比如：“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。”再如：“空指针的内部 (或运行期) 表达形式, 这可能并不是全..........[/quote:450a3da0e5]
我举个例子:
例如 (假设指针的长度为4个字节, 又假设这个机器上的空指针表达为"0x10000000".
union {
char a[4];
int *p;
} u;
当你用 memset(u.a, 0, 4); 设a为全0时, 并不能假设 p 是空指针 (我们的空指针是0x10000000) . 可是你可以用 if (p == 0) 来判断 p 是否为空指针. 编译器会自动把 0 转换为 0x10000000 与 p 进行比较.

是不是觉得有点晕? 我也是理解了好久才明白.

FH 回复于：2005-05-14 03:40:03
“memset(u.a, 0, 4); 设a为全0时, 并不能假设 p 是空指针”
谁说这样就能够让p为空指针了？memset里面说了？概念简直一塌糊涂。

qunying 回复于：2005-05-14 03:49:49
也许我没讲清楚, 我并不是说这样就可以设 p 为空指针, 而只是为了更好的说明空指针本身的内部表达和进行 if (p) 的判断的不同. 在我们虚构的机器上 (if p == 0) 返回的是否, 而不是真.

另外可以用 u.p = 0 将 p 初始化为空指针, 但 p 的值由编译器转化为了 0x10000000
我门是不需要知道机器内部是怎样表达空指针的, 这是编译器的工作.

win_hate 回复于：2005-05-14 09:32:55
[quote:fa3af42415="FH"]

那说明他就该杀！他的书是垃圾！审稿的人也是饭桶！[/quote:fa3af42415]

上次有个谁来着，说那本书是 <<c/c++ 高质量笑话>>. :D

win_hate 回复于：2005-05-14 09:44:53
我对 if (p) 的看法：

1、(char *)0, (void *)0... 均为所谓的``零指针''

2、在指针上下文 0 会被提升为相应的 ``零指针''，其部表示取决于机器

3、if (p == 0) 是合法的

(p==0) 为指针类型与常数 0 比较，常数 0必须被提升，提升为相应类型的“零指针”(type *) 0

4、if(p) 也是合法的：
因为 if(p) 会被编译器处理为　if (p == 0)，然后归结到 3

至于风格的问题，我就不讨论了。

gvim 回复于：2005-05-14 11:32:08
NULL是编译器处理的，靠上下文判断，概念就是“空”。编译器做的不符合标准的，程序错误的读取或修改（void*）0指向的地址，可能不会造成错误（也可能会，主要看机器结构对绝对0地址的处理方式）。而好的编译器，几乎都有这样的检查，来避免对0地址的读写。（如果你非要把NULL当成 0 地址的话）

kernelxu 回复于：2005-05-14 20:55:16
[quote:250e81197d="win_hate"]我对 if (p) 的看法：

1、(char *)0, (void *)0... 均为所谓的``空指针常数''

2、在指针上下文 0 会被提升为相应的 ``空指针常数''，其部表示取决于机器

3、if (p == 0) 是合法的

(p==0) 为指针类型与常..........[/quote:250e81197d]

同意！
在stdio.h头文件中，NULL被宏定义为0，所以程序在编译时将NULL替换成0，
1、若NULL本身不是被宏定义成0，那么在此时使用NULL就不是表示空指针了，对吗？
2、若在程序中使用了null来表示空指针，因为只有NULL被宏定义为0，所以null不能表示空指针，对吗？
3、若1、2都对的话，是不是可以说标准C语言就是以p==0来判断p为空指针，用p = 0 使p空指针？
4、在指针上下文 0 会被提升为相应的 ``空指针常数''，其内部表示取决于机器

qunying 回复于：2005-05-15 03:56:19
[quote:a41422e576="kernelxu"]

同意！
在stdio.h头文件中，NULL被宏定义为0，所以程序在编译时将NULL替换成0，
在stdio.h头文件中，NULL被宏定义为0，所以程序在编译时将NULL替换成0，
1、若NULL本身不是被宏定义成0，那么在此时使用NULL就不是表示空指针了，对吗？
2、若在程序中使用了null来表示空指针，因为只有NULL被宏定义为0，所以null不能表示空指针，对吗？
3、若1、2都对的话，是不是可以说标准C语言就是以p==0来判断p为空指针，用p = 0 使p空指针？
4、在指针上下文 0 会被提升为相应的 ``空指针常数''，其内部表示取决于机器
[/quote:a41422e576]

1. 标准中 NULL 被定义为 0 或（void *)0，判断也是用 if (p == 0) 进行的。如果你用的系统 NULL 不是定义为0 或（void *)0，那就不是标准C，我怀疑是否有这样的C. 除非你自己重定义了 NULL, 那此NULL就不是彼NULL了，那可是存心找自己麻烦。

2. null 只是英文里用来表示空的意思，在C语言中没有意义。除非自己定义了名为“null"的变量或宏，能不能表示空指针就看具体定义了，不过一般人不会这么无聊，不用标准NULL，而用自定义的null。

3. 标准C语言就是以p==0来判断p为空指针，用p = 0 使p空指针.

只看该作者 · 2017-1-8 12:35

因此，本人在此再次强调，不要自?.........[/quote:2276ec4906]
我完全同意FH关于“NULL不一定是0”的观点。NULL本身就是一个宏。
#define NULL "FH"
#define NULL "abc"
#define NULL printf
...
这些都是合法的C/C++预处理语句。
正因为这点，所以，在我们比较指针是否为空的时候，一个更好的方法是把它和0比较。譬如说：
if ( str == 0 )
abort();//传进来的字符串是空的，叫人怎么活？
这是因为如果你写
if ( str == NULL )
万一有某个好事之徒像FH说的那样把NULL定义成1、2、3、...了，那怎么办？（虽然这种人该杀）
因此，结论就是，推荐使用0作为空指针初始化以及判断的标准。

愿上帝与你同在，阿门！

yuxh 回复于：2005-05-16 19:40:36
宏定义是个约定，如果谁都可以随便推翻这些约定的话，那还有什么语言？

keenor 回复于：2005-05-16 20:25:13
NULL指针的值一定是0，这点可参照C语言标准。以下来自C99(WG14/N843 1998)：
[quote:38ae1b66c1]
   [#3] An integer constant expression with  the  value  0,  or
   such  an  expression  cast  to type void *, is called a null
   pointer constant.46)  If a null pointer constant is assigned
   to or compared for equality to a pointer,  the  constant  is
   converted to a pointer of that type.  Such a pointer, called
   a null pointer,  is  guaranteed  to  compare  unequal  to  a
   pointer to any object or function.
[/quote:38ae1b66c1]
.....
[quote:38ae1b66c1]
   46)The macro NULL is defined in <stddef.h> as a null pointer
      constant; see 7.17.

[/quote:38ae1b66c1]
第一段说得很清楚，值一定是0，而类型可以是void *，也可以是int。
http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg14/www/docs/n843.htm

gvim 回复于：2005-05-16 21:56:01
no,no,no
NULL只是一个表示“空”“无”的概念，可是计算机不能用一个"实物"来表示“空”“无”等概念，所以只有借助辅助的手段。最常用的，而且数学中表示这个概念的，也就是0了。可是0在计算机里面一些场合却又表示一个实际存在的东西，也就是说要一个实际存在的实体表示一个概念，这个似乎有些矛盾。怎么办？那么只能由编译器来解决，在上下文环境中来判断0应该是什么东西。比如在指针环境里，就把0当成“空”这样一个概念，在其他比如数值环境里面，就把0当成实数0。
而如果错误是用NULL，（在C语言里面也就是实数0，此时0有两种含义），当然会造成错误。

至于NULL是不是0，答案是不一定。因为NULL表示概念，0却可以表示实数0。所以在数据库中，NULL就不是用0表示（这句话是我上学的时候从老师那里听来的）

notice，NULL is just a conception not a real number!

qunying 回复于：2005-05-17 02:36:17
我们讨论的是C语言. 在标准C里NULL就是被定义为0或(void*)0的. 不要混淆了概念空和C中的NULL宏定义. 我们这边讨论的NULL指的是宏定义. 而机器的实际空指针值,一般是不需要知道的.

数据库中的定义是另一回事.

如果一个"程序员"自己定义了另一个非零的NULL , 那他是在违反标准,给自己和他人找麻烦.

aero 回复于：2005-05-17 08:44:58
[quote:f7476044ef="FH"]

那说明他就该杀！他的书是垃圾！审稿的人也是饭桶！[/quote:f7476044ef]

^_^，9494，可就是还有很多人推荐，唉，看起来像那么回事而已。

aero 回复于：2005-05-17 08:56:28
^_^，大家说的都是一回事啊。

FH可能做的是嵌入式部分，经常要自己实现C标准，所以，必须要了解到NULL是“空”的概念，而不一定是0地址。

而一般情况下，对0的上下文发翻译（是否翻译成0地址），可以由编译器去做。所以，上了一个层次，就可以简单的认为NULL的值就是0了，这也就是标准中说的这个意思。

风格建议上，还是尽量多使用if(p == NULL)这样的写法，毕竟，这更加靠近本质。

lchhcllch 回复于：2005-05-17 11:30:49
说到空,就想到了空即是色,色即是空了.题外了.
对于返回,还是以NULL为主了,对于标准函数的返回指针也明确是返回NULL(意思),不必强行在是不是等于零上下功夫.
毕竟不要跳过宏定义去划等号.

wolf0403 回复于：2005-05-17 18:22:36
C 中 NULL 表示为 (void*)0，并且可以用 if ( p ) 和 if ( !p ) 来判断一个指针是否为空，好像是在 TCPL 中规定的通用方法。规定 NULL 为别的什么东西，就像规定 strcmp 为复制字符串一样可笑。

扯远一点，C++ 98 标准中规定空指针就是 0，甚至不用 NULL 这个宏或者 (void*) 0 这种类型修饰符。

我不懂C++ 回复于：2005-05-17 20:29:10
[quote:1a257c0a21="keenor"]
第一段说得很清楚，值一定是0，而类型可以是void *，也可以是int。