nil/Nil/NULL/NSNull的来历

本文详细解析了C语言中的NULL与Objective-C中的nil、Nil、NSNull的区别与联系,探讨了它们在不同场景下的应用,并通过示例代码帮助读者更好地理解。

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学过C的同学都知道,C是用0来表示不存在的原始值。而NULL作为空指针,在指针环境中也相当于0值。其实NULL和0的值都是一样的。但是为了目的和用途及容易识别的原因,NULL用于指针和对象,0用于数值。

NULL

要理解NULL首先得知道这么几个概念:

  1. 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.

    上面这句话大概意思是说:值为0的整型常量表达式或者类型为void*的表达式则称为空指针常量。

  2. 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.

    上面这句话表达的意思是:当一个空指针常量被转换为指针类型。这个指针不指向任何实际的对象或者函数,则这个指针就称为空指针。

    举个例子:
    char *p = 0; 此时p就是一个空指针。它不指向任何实际对象。反过来说:任何实际的对象和函数的地址都不可能是空指针。

  3. 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。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);在OC中空指针指向的地址为0x0。测试代码如下:

    char *p = 0;
    printf(“%p\n”, p); // 0x0

了解了上面的几个概念后我们再来看一看NULL的定义

在头文件stddef.h中可以找到这么一句定义:

#define NULL ((void*)0)

由定义和上面的几个概念可以看出NULL是一个值为0的空指针(本人认为),即可以这么认为:这个指针指向的地址为0x0。也就是说这个指针不指向任何对象和函数。

nil

了解了NULL后,我们来看看nil,nil是Objective-C在C的表达不存在的基础上增加的。nil是一个指向不存在的对象指针。也就相当于NULL,虽然两者语义上不同,但是技术上是相等的。刚被分配内存的NSObject的内容都被设置为0,即都为空指针。nil有一个特别的行为就是,它虽然为零,仍然可以向他发送消息。在nil上调用方法都返回一个零值。测试代码如下:

NSString *name;
   NSLog(@"%p  %hhd", name, [name isEqualToString:@"CoderKo1o"]); // 0x0 0

Nil

在苹果官方文档中,可以看到这么一段定义

#define nil __DARWIN_NULL
#define Nil __DARWIN_NULL

由此可见:Nil和nil值是一样的,那么他们有什么区别呢?

nil

Defines the id of a null instance.

Nil

Defines the id of a null class.

上面这段描述相信一眼就能看出区别了:nil是指向0值的对象指针, Nil是指向0值的类指针,即就是为了用来区分是对象指针和类指针。

NSNull

按照上面的说法,每个东西都有存在的意义,当然NSNull也有自身存在的价值。NSNull在Foundation和其他框架中被广泛地使用。熟悉NSArray和NSDictionary之类的集合都知道,它们有一个nil值的缺陷,因为语法规定了这些集合是以nil为结束标志的。所以当你想存储一个值为空的对象。又不能使用nil(语法规定),这时候NSNull就派上用场了,NSNull可以理解为有效地对NULL或者nil值封装成一个对象。在Foundation框架中的NSNull.h头文件中可以发现NSNUll只有一个类方法+ (NSNull *)null;返回一个表示0值的单独的对象,注意:这个对象指向的地址并不为0x0。

总结

这里介绍的都是OC中用来表达没有的值,也是在学习OC过程中不可忽视的,为了更直观地表现这4个的值区别,这里列了一个表:

标志含义
NULL(void *)0C中的空指针(值为0)
nil(id)0Objective-C对象的空指针
Nil(Class)0Objective-C类的空指针
NSNull[NSNull null]用来表示零值的单独的对象(并非空指针)
<think>我们正在分析C++代码片段中红黑树实现的一行代码:static RBTreeNode<KEY,VALUE>NIL; //静态NIL声明这段代码位于类`RBTree`的私有成员区域。###功能和作用分析:1.**声明静态成员变量**:这行代码声明了一个静态成员变量`NIL`,其类型为`RBTreeNode<KEY,VALUE>`。静态成员属于类本身,而不是类的每个实例。这意味着所有`RBTree<KEY,VALUE>`的实例共享同一个`NIL`节点。 2. **作为哨兵节点**:在红黑树中,`NIL`节点通常用作叶子节点的空指针的替代,以及根节点的父节点的替代。它被设计为一个特殊的节点,用于表示空的位置。通过使用一个统一的哨兵节点,可以简化红黑树的操作(如插入和删除)并减少内存占用。3.**初始化**:在类外,通过以下代码对`NIL`进行了定义和初始化:```cpptemplate<classKEY,class VALUE>RBTreeNode<KEY, VALUE> RBTree<KEY,VALUE>::NIL;```这个定义确保了`NIL`对象被创建。在`initNIL()`函数中,进一步设置了`NIL`节点的成员(如将左右子节点和父节点指向自己,颜色为黑色,属于`BELONG::NIL`)。4.**在树中的使用**:在`RBTree`的构造函数中,根节点被初始化为指向`NIL`(`m_pRoot(&NIL)`)。同时,每个新创建的节点(非NIL节点)的左右子节点和父节点在构造函数中初始化为`nullptr`,但在插入操作中,这些`nullptr`会被替换为指向`NIL`的指针(虽然代码片段中没有展示插入操作,但这是红黑树实现的常规做法)。5.**节省空间**:由于`NIL`是静态成员,整个类模板实例化过程中只有一个`NIL`实例,无论创建多少个红黑树对象。这比每个树对象都创建自己的NIL节点更节省内存。 6. **类型安全**:使用静态`NIL`节点而不是`nullptr`可以避免空指针解引用错误,因为我们可以安全地访问`NIL`节点的成员(例如,在旋转或重新着色操作中需要访问父节点或兄弟节点时)。###总结:该行代码声明了一个静态的哨兵节点`NIL`,它在红黑树中用于表示空节点。这个设计使得红黑树的操作更加统一和安全,并且通过静态成员的特性节省了内存。§§相关问题§§1.在红黑树中,为什么通常使用哨兵节点(NIL)而不是空指针?2.C++中静态成员变量在类模板中是如何初始化的? 3.在红黑树实现中,哨兵节点(NIL)的颜色为什么被设置为黑色?</think>### 代码分析:`static RBTreeNode<KEY, VALUE> NIL;` 在红黑树的完整实现中,这行代码声明了一个**静态哨兵节点(NIL)**,其核心功能和作用如下: #### 1. **哨兵节点设计** - 作为所有叶子节点(空节点)的统一替代品 - 避免空指针操作(如`m_pLeft/m_pRight = nullptr`),用`&NIL`代替空指针 - 通过`isNIL()`方法可明确区分真实节点和哨兵节点 #### 2. **静态成员特性** - `static`关键字确保: - 所有`RBTree<KEY,VALUE>`实例共享同一个NIL节点 - 内存效率:避免为每棵树重复创建哨兵节点 - 符合红黑树特性:所有叶子节点(NIL)必须是黑色(通过构造函数保证) #### 3. **关键实现细节** ```cpp // 类外初始化(关键) template<class KEY, class VALUE> RBTreeNode<KEY, VALUE> RBTree<KEY, VALUE>::NIL; ``` - 类外定义实现单例模式:整个程序只有一份NIL实例 - 在构造函数中通过`initNIL()`确保自引用: ```cpp NIL.m_pLeft = &NIL; // 指向自身 NIL.m_pRight = &NIL; // 形成闭环 ``` #### 4. **在红黑树中的作用** - 简化边界条件处理(如插入/删除时无需判空) - 统一颜色管理:所有NIL节点隐式为黑色 - 通过`m_beLong = BELONG::NIL`标记节点类型
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