空指针和0、NULL之间的关系

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#NULL #0 #空指针

本文详细解析了空指针、空指针常量及NULL的概念，并探讨了它们之间的关系，包括不同系统中的实现差异、如何判断空指针以及malloc函数在内存分配失败时的行为。

空指针和0、NULL之间的关系

1.        什么是空指针常量（null pointer constant）?

英文定义：

[6.3.2.3-3] An integer constant expression withthe value 0, or such an expression cast to type void *, is called a nullpointer constant.

即：具有0值的整型常量表达式或具有0值的并转换成void *类型的表达式都叫做空指针常量。

故，我们可以说0、0L、'/0'、3 - 3、0 * 17 （它们都是“integer constant expression”）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，则与实现相关的。一般的 C系统选择 (void*)0 或者 0 的居多（也有个别的选择 0L）；至于 C++ 系统，由于存在严格的类型转化的要求，void* 不能像C 中那样自由转换为其它指针类型，所以通常选 0 作为空指针常量（tyc: C++标准推荐），而不选择 (void*)0。

2.        什么是空指针（null pointer）?

英文定义：

[6.3.2.3-3] If a null pointer constant isconverted to a pointer type, the resulting pointer, called a null pointer, isguaranteed to compare unequal to a pointer to any object or function.

即：如果把一个空指针常量转换成指针，那么这个指针就被叫做空指针。

故，如果 p是一个指针变量，则 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，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。

例如：char *p; //定义一个字符指针p

             p=0; // p被初始化为空指针

3.     什么是 NULL？
英文定义：
[6.3.2.3-Footnote]The macro NULL is defined in <stddef.h> (and other headers) as a nullpointer constant。

即：即 NULL是一个标准规定的宏定义，用来表示空指针常量。

故，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。（tyc：很多系统中的实现：#define NULL (void*)0，与这里的“a null pointer constant”并不是完全一致的）。

注意：使用NULL时必须包含相应的头文件。

4.     空指针（null pointer）指向了内存的什么地方（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。

幸运的是，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。

5.     如何判断一个指针是否是一个空指针？

这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）。例如，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，可以采用下列任意形式之一——它们在实现的功能上都是等价的，所不同的只是风格的差别。

指针变量 p是空指针的判断：
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 )
...

指针变量 p不是空指针的判断：
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 )
...

6.     可以用 memset函数来得到一个空指针吗？
这个问题等同于：如果 p是一个指针变量，那么
memset( &p, 0, sizeof(p) ); 和 p = 0;
是等价的吗？
答案是否定的，虽然在大多数系统上是等价的，但是因为有的系统存在着“非零空指针”（nonzero null pointer），所以这时两者不等价。由于这个原因，要注意当想将指针设置为空指针的时候不应该使用 memset，而应该用空指针常量或空指针对指针变量赋值或者初始化的方法。

7.     可以定义自己的 NULL的实现吗？兼答"NULL的值可以是 1、2、3等值吗？"类似问题
[7.1.3-2] If the program declares or defines an identifier in a context inwhich it is reserved (other than as allowed by 7.1.4), or defines a reservedidentifier 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。也就是说，如果是符合标准的程序，其 NULL的值只能是 0，不可能是除 0之外的其它值，比如 1、2、3等。

测试：

#define NULL 1    //将NULL定义为1

char*p=NULL; //错误，VS2010编译器提示“int”类型的值不能用于初始化”char”类型实体；而如果把NULL定义为0，就可以

如果想自己定义NULL，它只能定义为0，可以如下定义：
#ifndef  NULL

#define NULL 0

#endif

8.     malloc 函数在分配内存失败时返回 0 还是 NULL？
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）：
[7.20.3-1] If the space cannot be allocated, a null pointer is returned.
对于空指针值，一般的文档（比如man）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）。（tyc：一般系统中手册中都返回NULL，那我们就用NULL吧）

转自：http://wenku.baidu.com/view/250567c08bd63186bcebbcc0.html

 

 

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C语言中的空指针、空指针常量、NULL & 0
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什么是空指针常量（null pointer constant）?[6.3.2.3-3] An integer constant expression with the value 0, or such an expression cast to type void *, is called a null pointer constant.这里告诉我们：0、0L、/0、3 - 3、0
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`这两种常见的指针声明和操作方式以及它们与取地址运算符`&`之间的关系和区别。 首先，指针的声明和初始化是C语言中指针操作的基础。当我们声明一个指针时，实际上是在告诉编译器我们要使用一个变量来存储内存地址...
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【C++】NULL指针、零指针、空指针、野指针
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NULL指针、零指针、空指针、野指针
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C++中 空指针和0的区别与联系
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<think> 首先，用户的问题是："我想了解C++中空指针和0的区别与联系 请问C++中空指针和0的区别与联系"。我需要基于提供的引用和系统指令来回答。 系统指令： - 所有行内数学表达式使用$...$格式。 - 独立公式使用$$...$$格式并单独成段。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识，例如:[^1] - 回答结构清晰，帮助用户逐步解决问题，尽量保证回答真实可靠。 用户提供了几个引用： - [^1] 解释了C和C++中NULL和0的区别，提到0、0L等是空指针常量，C++通常选0作为空指针常量。 - [^2] 补充说赋值操作如p = 0;会使p成为空指针。 - [^3] 描述空指针的含义：不指向任何对象或函数。 - [^4] 提到使用NULL可能不是检测空指针的最佳方式。 核心主题是C++中空指针和0的区别与联系。 关键点： - 在C++中，空指针是一个指针，不指向任何有效对象或函数。 - 数字0（包括其他整数常量表达式如0L、'\0'等）在赋值给指针时，会使指针成为空指针。 - C++推荐使用0作为空指针常量，而不是(void*)0，因为C++有严格的类型转换。 - 从C++11开始，引入了nullptr关键字，专门表示空指针，避免歧义。 联系： - 0可以用作空指针常量，赋值给指针变量会使它成为空指针。 - 空指针的值就是0，但表示不指向任何东西。 区别： - 0是一个整数值，而空指针是一个指针值。 - 使用0可能导致类型混淆，尤其是在函数重载时；nullptr更安全。 - 在C++中，NULL通常定义为0或0L，但nullptr是更好的选择。 我的回答应该： 1. 结构清晰：逐步解释区别和联系。 2. 使用中文。 3. 在行内数学表达式中使用$...$，如指针变量p。 4. 生成相关问题。 5. 引用时添加引用标识。 大纲回答： - 介绍空指针的概念。 - 解释0如何用作空指针常量。 - 讨论区别：类型、安全性。 - 提到nullptr和现代C++实践。 - 总结联系和区别。 - 生成相关问题。 引用使用： - 在回答中，自然地引用来源。例如，当解释0作为空指针常量时，引用[^1]或[^2]。 - 引用标识加在段落末尾。 最终回答结构： 1. 简要概述。 2. 详细解释区别和联系。 3. 生成相关问题。 4. 添加引用标识。 </think> ### C++中空指针和0的区别与联系 在C++中，空指针和数字0之间的关系既有紧密联系，也存在关键区别。我将逐步解释这些概念，确保回答清晰可靠。空指针表示一个指针变量不指向任何有效对象或函数地址[^3]，而0是一个整数值，但在特定上下文中可以用于表示空指针。以下是详细分析： #### 1. **联系：0作为空指针常量** - 在C++中，数字0（包括其他整数常量表达式如$0L$、$'\0'$、$3-3$等）可以被用作"空指针常量"。当您将0赋值给指针变量时，编译器会自动将其解释为一个空指针[^1][^2]。 - 例如： ```cpp int *p = 0; // p成为一个空指针 ``` - 这里，$p = 0;$ 等同于 $p = \text{nullptr};$（在C++11及以上），因为0被隐式转换为空指针值。系统保证空指针不指向任何有效地址[^3]。 - 联系的核心在于：**0是C++中推荐的空指针常量**。C++标准选择0（而非C语言中的$(void*)$0），因为C++有严格的类型系统，void*不能自由转换为其他指针类型[^1]。这使得0在赋值或比较操作中，能安全地表示空指针状态。 #### 2. **区别：类型、安全性和语义** - **类型差异**： - 0是一个整数（int类型），而空指针是一个指针类型（如$int*$）。在赋值时，0隐式转换为指针类型，但这可能导致歧义。 - 示例：在函数重载场景中： ```cpp void func(int); // 重载1：接受整数 void func(int*); // 重载2：接受指针 func(0); // 调用func(int)，因为0是int类型，而非指针 ``` 这里，$func(0)$不会调用指针版本，因为0被视为整数，而非空指针[^4]。使用$nullptr$（C++11引入）可避免此问题。 - 空指针的语义是"未分配或无效地址"，而0仅是一个数值。编译器保证空指针与任何有效地址不相等，但0本身没有这种保证[^3]。 - **安全性问题**： - 使用0作为空指针可能引发类型错误。例如： ```cpp int *p = 0; // 安全：p是空指针 if (p == 0) { ... } // 安全，但依赖隐式转换 ``` 但如果使用宏或变量（如$#define NULL 0$），编译器可能无法优化或检测类型不匹配[^4]。 - 相比之下，C++11的$nullptr$是类型安全的空指针字面量： ```cpp int *p = nullptr; // 明确表示空指针 if (p == nullptr) { ... } // 无歧义 ``` $nullptr$避免了0的整数语义，减少错误。 - **NULL宏的陷阱**： - 在C++中，NULL通常定义为0或0L（例如$#define NULL 0$），但这本质上是整数。与0类似，NULL在类型推导中可能导致问题，而$nullptr$是更好的替代[^1][^4]。 #### 3. **总结区别与联系** - **联系**：0是C++中有效的空指针常量，赋值后能使指针成为空指针。空指针的值在底层通常是0，表示"无地址"状态[^2][^3]。 - **区别**： | 方面 | 0 | 空指针（如$nullptr$） | |--------------|----------------------------------------|--------------------------------------| | **类型** | 整数（int） | 指针类型（如$int*$） | | **语义** | 数值零 | 表示无效地址 | | **安全性** | 可能引起类型混淆（如重载） | 类型安全，减少错误 | | **现代实践** | 遗留代码中使用，但不推荐 | C++11+推荐使用$nullptr$ | - 建议：在现代C++中，优先使用$nullptr$代替0或NULL，以提高代码清晰度和安全性。 #### 4. **最佳实践** - 在C++11及以上，始终使用$nullptr$表示空指针： ```cpp int *ptr = nullptr; // 正确：类型安全 if (ptr == nullptr) { ... } // 明确比较 ``` - 避免使用0或NULL，除非维护旧代码。这能防止类型相关的bug[^1][^4]。
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