空指针NULL、野指针、通用指针

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#null #delete #编译器 #语言 #c

本文详细解释了C语言中指针的基本概念，包括指针变量的定义、初始化及其用途。同时深入探讨了空指针的概念，以及如何避免野指针导致的程序错误。

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。见：http://hi.baidu.com/laodun/blog/item/eb8eb619c131414742a9adb0.html

可参考：http://hi.baidu.com/superluo/blog/item/68f1e703daaa73ea08fa9329.html

 

转载地址：http://apps.hi.baidu.com/share/detail/30190935

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<think>首先，用户的问题是：“我想了解空指针和空类型指针的相关信息 请问空指针和空类型指针的概念、使用及区别”。我需要基于提供的引用内容来回答。 回顾系统级指令： - 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]`。 - 最后，回答结构清晰，帮助用户逐步解决问题，保证真实可靠。 提供的引用： - 引用[1]: 讨论了空指针和空类型指针，空指针是存储 NULL 的指针，不能解引用。空类型指针是 void 指针。 - 引用[2]: 讨论了 C++11 中的 nullptr，作为空指针的替代。 - 引用[3]: 涉及指针数组和数组指针。 - 引用[4]: 讨论了常量指针和指针常量。 用户的问题集中在空指针和空类型指针（即 void 指针）的概念、使用和区别。所以，我应该专注于引用[1]和[2]的相关部分。 关键点： - **空指针 (NULL pointer)**: 是指存储 NULL 值的指针，表示指针不指向任何有效的内存地址。解引用空指针会导致错误，因为 NULL 地址未被分配。 - **空类型指针 (void pointer)**: 在引用[1]中提到“空类型指针”，可能指的是 void 指针，它是一种通用指针类型，可以指向任何数据类型，但不能直接被解引用；必须先被类型转换。 - **nullptr**: 在 C++11 中引入，用于表示空指针，避免了 NULL 的一些歧义。 从引用[1]: - "空指针是不能被解引用的，因为NULL地址指向的那块空间，没有分配给操作者使用，一但对NULL地址进行解引用，程序就会报错。" - "空类型指针： [^1]" – 这里似乎不完整，但结合上下文，应该是指 void 指针。 在 C/C++ 中： - **空指针**: 指设置为 NULL 或 nullptr 的指针。 - **void 指针**: 是一种指针类型，可以指向任何数据类型。 区别： - 空指针是一个值（NULL 或 nullptr），表示指针无效。 - void 指针是一个类型（void *），表示它可以指向任何类型的数据。 在回答中，我需要结构化： 1. **概念**: 解释空指针和空类型指针的定义。 2. **使用**: 如何声明、初始化和使用它们。 3. **区别**: 强调它们的差异。 生成相关问题：在回答结束后，添加相关问题，类似示例中的“§§相关问题§§”。 使用中文回答。 确保 LaTeX 正确：由于问题涉及指针，可能没有太多数学表达式，但我可以用 LaTeX 表示指针类型，如 `int *p = NULL;`。 参考引用： - 引用[1] 提到空指针和空类型指针。 - 引用[2] 提到 nullptr。 - 引用[3] 和 [4] 可能不直接相关，但如果有联系，可以提及。 结构化回答： 1. **空指针的概念**: 指针存储 NULL 或 nullptr。 2. **空类型指针的概念**: void 指针的概念。 3. **使用**: 如何安全使用空指针，避免解引用；如何使用 void 指针进行泛型编程。 4. **区别**: 空指针是值，void 指针是类型。 添加引用标识：例如，当引用[1]的信息时，添加 ``。 生成相关问题： 1. 如何避免解引用空指针？ 2. 在 C++ 中，nullptr 比 NULL 有什么优势？ 3. void 指针在什么场景下使用？ </think> ### 空指针与空类型指针的概念、使用及区别 在 C/C++ 编程中，空指针和空类型指针是两个重要的概念。它们都与指针的“空”状态相关，但含义和用途截然不同。下面我将基于提供的引用内容，逐步解释它们的概念、使用方法及主要区别，确保回答真实可靠。 #### 1. **空指针 (NULL Pointer)** - **概念**: 空指针是指存储特殊值 `NULL` 或 `nullptr` 的指针，表示该指针不指向任何有效的内存地址。`NULL` 通常定义为 `0`（在 C 语言中），而 `nullptr` 是 C++11 引入的专门表示空指针的关键字。空指针不能被解引用（即访问其指向的数据），因为 `NULL` 地址对应的内存空间未被分配给程序使用，解引用会导致程序崩溃或未定义行为[^2]。 - 例如：一个整数指针可以声明为空指针：`int *p = NULL;`。此时，`p` 存储的是 `NULL`，而不是有效地址。 - **使用**: - **初始化**: 声明指针时赋值为 `NULL` 或 `nullptr`，避免“野指针”（未初始化的指针）。这在 C++11 中更安全地使用 `nullptr`，因为 `NULL` 在 C++ 中可能被定义为整型常量，导致类型推断问题[^2]。 ```c int *p = NULL; // C 语言风格 int *q = nullptr; // C++11 风格，更安全 ``` - **检查与避免解引用**: 在使用指针前检查是否为空，防止运行时错误。 ```c if (p != NULL) { // 安全解引用 printf("%d\n", *p); } else { printf("指针为空，不能解引用\n"); } ``` - **应用场景**: 常用于函数参数检查（如返回空指针表示失败）或链表/树结构中的终止条件（如链表尾节点的 `next` 指针为空）。 #### 2. **空类型指针 (Void Pointer)** - **概念**: 空类型指针，也称为 `void` 指针（如 `void *ptr`），是一种通用指针类型，可以指向任何数据类型（如 `int`、`float` 或自定义结构体）。但 `void` 指针本身不能被直接解引用，因为它没有关联的具体数据类型，必须先通过强制类型转换（casting）指定目标类型后才能访问数据[^3]。 - 例如：`void *vp = &some_variable;` 表示 `vp` 可以指向任意变量，但操作前需转换。 - **使用**: - **声明与赋值**: 用于泛型编程或内存管理函数（如 `malloc`），能灵活指向不同数据类型。 ```c int a = 10; float b = 3.14; void *vp = &a; // 指向 int vp = &b; // 现在指向 float ``` - **类型转换与解引用**: 必须先转换为具体类型指针才能访问数据。 ```c // 转换后解引用 float *fp = (float *)vp; // 强制类型转换 printf("%f\n", *fp); // 输出 3.14 ``` - **应用场景**: 常用于动态内存分配（如 `void *malloc(size_t size)`）、回调函数接口或数据结构（如通用数组），因为它能处理任意数据类型。 #### 3. **空指针与空类型指针的主要区别** - **本质不同**: - **空指针** 是一个指针值（存储 `NULL` 或 `nullptr`），表示“无效地址”。它可以是任何指针类型（如 `int*`、`float*`），但值表示空状态。 - **空类型指针** 是一个指针类型（`void*`），表示“通用地址容器”。它存储有效地址，但类型未定，需转换后才能使用。 - 关键区别：空指针强调“值无效”，空类型指针强调“类型未知”[^1]。 - **解引用行为**: - 空指针：解引用会导致程序错误（如段错误），因为它指向未分配内存。 - 空类型指针：不能直接解引用，但转换类型后可以安全访问数据（前提是地址有效）。 - **使用场景对比**: - 空指针：用于错误处理或表示“无数据”状态（如函数返回空指针说明操作失败）。 - 空类型指针：用于跨类型数据操作（如内存拷贝函数 `memcpy` 使用 `void*` 参数）[^3]。 #### 4. **安全注意事项** - **避免解引用空指针**: 总是检查指针是否为 `NULL` 或 `nullptr` 后再使用。C++11 的 `nullptr` 比 `NULL` 更安全，因为它有明确的指针类型，避免整型转换歧义[^2]。 - **谨慎使用 void 指针**: 强制类型转换时需确保目标类型正确，否则可能引发未定义行为。例如： ```c void *vp = malloc(sizeof(int)); // 分配内存 if (vp != NULL) { int *ip = (int *)vp; // 正确转换 *ip = 42; // 安全赋值 } ``` 通过理解这些概念，您可以更安全地管理指针，防止常见错误如内存访问冲突。如需深入，可参考 C/C++ 标准库文档。
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