解析C語(yǔ)言中空指針、空指針常量、NULL & 0的詳解
更新時(shí)間：2013年05月15日 09:29:44 作者：
本篇文章是對(duì)C語(yǔ)言中空指針、空指針常量、NULL & 0 進(jìn)行了詳細(xì)的分析介紹，需要的朋友參考下
什么是空指針常量（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.
這里告訴我們：0、0L、'\0'、3 - 3、0 * 17 （它們都是“integer constant expression”）以及 (void*)0 （tyc： 我覺(jué)得(void*)0應(yīng)該算是一個(gè)空指針吧，更恰當(dāng)一點(diǎn)）等都是空指針常量（注意 (char*) 0 不叫空指針常量，只是一個(gè)空指針值）。至于系統(tǒng)選取哪種形式作為空指針常量使用，則是實(shí)現(xiàn)相關(guān)的。一般的 C 系統(tǒng)選擇 (void*)0 或者 0 的居多（也有個(gè)別的選擇 0L）；至于 C++ 系統(tǒng)，由于存在嚴(yán)格的類(lèi)型轉(zhuǎn)化的要求，void* 不能象 C 中那樣自由轉(zhuǎn)換為其它指針類(lèi)型，所以通常選 0 作為空指針常量（tyc: C++標(biāo)準(zhǔn)推薦），而不選擇 (void*)0。
什么是空指針（null pointer）?
[6.3.2.3-3] 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.
因此，如果 p 是一個(gè)指針變量，則 p = 0;、p = 0L;、p = '\0';、p = 3 - 3;、p = 0 * 17; 中的任何一種賦值操作之后（對(duì)于 C 來(lái)說(shuō)還可以是 p = (void*)0;）， p 都成為一個(gè)空指針，由系統(tǒng)保證空指針不指向任何實(shí)際的對(duì)象或者函數(shù)。反過(guò)來(lái)說(shuō)，任何對(duì)象或者函數(shù)的地址都不可能是空指針。（tyc: 比如這里的(void*)0就是一個(gè)空指針。把它理解為null pointer還是null pointer constant會(huì)有微秒的不同，當(dāng)然也不是緊要了)
什么是 NULL？
[6.3.2.3-Footnote] The macro NULL is defined in <stddef.h> (and other headers) as a null pointer constant
即 NULL 是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的宏定義，用來(lái)表示空指針常量。因此，除了上面的各種賦值方式之外，還可以用 p = NULL; 來(lái)使 p 成為一個(gè)空指針。（tyc：很多系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)：#define NULL (void*)0，與這里的“a null pointer constant”并不是完全一致的）
空指針（null pointer）指向了內(nèi)存的什么地方（空指針的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)）？
標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有對(duì)空指針指向內(nèi)存中的什么地方這一個(gè) 問(wèn)題作出規(guī)定，也就是說(shuō)用哪個(gè)具體的地址值（0x0 地址還是某一特定地址）表示空指針取決于系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。我們常見(jiàn)的空指針一般指向 0 地址，即空指針的內(nèi)部用全 0 來(lái)表示（zero null pointer，零空指針）；也有一些系統(tǒng)用一些特殊的地址值或者特殊的方式表示空指針（nonzero null pointer，非零空指針），具體請(qǐng)參見(jiàn)C FAQ。
幸運(yùn)的是，在實(shí)際編程中不需要了解在我們的系統(tǒng)上空指針到底是一個(gè) zero null pointer 還是 nonzero null pointer，我們只需要了解一個(gè)指針是否是空指針就可以了——編譯器會(huì)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)其中的轉(zhuǎn)換，為我們屏蔽其中的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。注意：不要把空指針的內(nèi)部表示等同于整數(shù) 0 的對(duì)象表示——如上所述，有時(shí)它們是不同的。
如何判斷一個(gè)指針是否是一個(gè)空指針？
這可以通過(guò)與空指針常量或者其它的空指針的比較來(lái)實(shí)現(xiàn)（注意與空指針的內(nèi)部表示無(wú)關(guān)）。例如，假設(shè) p 是一個(gè)指針變量，q 是一個(gè)同類(lèi)型的空指針，要檢查 p 是否是一個(gè)空指針，可以采用下列任意形式之一——它們?cè)趯?shí)現(xiàn)的功能上都是等價(jià)的，所不同的只是風(fēng)格的差別。
指針變量 p 是空指針的判斷：
if ( p == 0 )
if ( p == '\0' )
if ( p == 3 - 3 )
if ( p == NULL ) /* 使用 NULL 必須包含相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的頭文件 */
if ( NULL == p )
if ( !p ) <---------------(這里和下面的if(p)都被專(zhuān)門(mén)說(shuō)過(guò)一次,null定義不一定是0.這里如果貿(mào)然使用!p會(huì)很危險(xiǎn)的.所以這種寫(xiě)法不能被提倡)
if ( p == q )
...
指針變量 p 不是空指針的判斷：
if ( p != 0 )
if ( p != '\0' )
if ( p != 3 - 3 )
if ( p != NULL ) /* 使用 NULL 必須包含相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的頭文件 */
if ( NULL != p )
if ( p )
if ( p != q )
...
可以用 memset 函數(shù)來(lái)得到一個(gè)空指針嗎？
這個(gè)問(wèn)題等同于：如果 p 是一個(gè)指針變量，那么
memset( &p, 0, sizeof(p) ); 和 p = 0;
是等價(jià)的嗎？
答 案是否定的，雖然在大多數(shù)系統(tǒng)上是等價(jià)的，但是因?yàn)橛械南到y(tǒng)存在著“非零空指針” （nonzero null pointer），所以這時(shí)兩者不等價(jià)。由于這個(gè)原因，要注意當(dāng)想將指針設(shè)置為空指針的時(shí)候不應(yīng)該使用 memset，而應(yīng)該用空指針常量或空指針對(duì)指針變量賦值或者初始化的方法。
可以定義自己的 NULL 的實(shí)現(xiàn)嗎？兼答"NULL 的值可以是 1、2、3 等值嗎？"類(lèi)似問(wèn)題
[7.1.3-2] 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 是標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的一個(gè)符合上述條件的 reserved identifier （保留標(biāo)識(shí)符）。所以，如果包含了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)頭文件而引入了 NULL 的話(huà)，則再在程序中重新定義 NULL 為不同的內(nèi)容是非法的，其行為是未定義的。也就是說(shuō)，如果是符合標(biāo)準(zhǔn)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。
malloc 函數(shù)在分配內(nèi)存失敗時(shí)返回 0 還是 NULL？
malloc 函數(shù)是標(biāo)準(zhǔn) C 規(guī)定的庫(kù)函數(shù)。在標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定了在其內(nèi)存分配失敗時(shí)返回的是一個(gè) “null pointer”（空指針）：
[7.20.3-1] If the space cannot be allocated, a null pointer is returned.
對(duì)于空指針值，一般的文檔（比如 man）中傾向于用 NULL 表示，而沒(méi)有直接說(shuō)成 0。但是我們應(yīng)該清楚：對(duì)于指針類(lèi)型來(lái)說(shuō)，返回 NULL 和 返回 0 是完全等價(jià)的，因?yàn)?NULL 和 0 都表示 “null pointer”（空指針）。（tyc：一般系統(tǒng)中手冊(cè)中都返回NULL，那我們就用NULL吧）
[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.
這里告訴我們：0、0L、'\0'、3 - 3、0 * 17 （它們都是“integer constant expression”）以及 (void*)0 （tyc： 我覺(jué)得(void*)0應(yīng)該算是一個(gè)空指針吧，更恰當(dāng)一點(diǎn)）等都是空指針常量（注意 (char*) 0 不叫空指針常量，只是一個(gè)空指針值）。至于系統(tǒng)選取哪種形式作為空指針常量使用，則是實(shí)現(xiàn)相關(guān)的。一般的 C 系統(tǒng)選擇 (void*)0 或者 0 的居多（也有個(gè)別的選擇 0L）；至于 C++ 系統(tǒng)，由于存在嚴(yán)格的類(lèi)型轉(zhuǎn)化的要求，void* 不能象 C 中那樣自由轉(zhuǎn)換為其它指針類(lèi)型，所以通常選 0 作為空指針常量（tyc: C++標(biāo)準(zhǔn)推薦），而不選擇 (void*)0。
什么是空指針（null pointer）?
[6.3.2.3-3] 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.
因此，如果 p 是一個(gè)指針變量，則 p = 0;、p = 0L;、p = '\0';、p = 3 - 3;、p = 0 * 17; 中的任何一種賦值操作之后（對(duì)于 C 來(lái)說(shuō)還可以是 p = (void*)0;）， p 都成為一個(gè)空指針，由系統(tǒng)保證空指針不指向任何實(shí)際的對(duì)象或者函數(shù)。反過(guò)來(lái)說(shuō)，任何對(duì)象或者函數(shù)的地址都不可能是空指針。（tyc: 比如這里的(void*)0就是一個(gè)空指針。把它理解為null pointer還是null pointer constant會(huì)有微秒的不同，當(dāng)然也不是緊要了)
什么是 NULL？
[6.3.2.3-Footnote] The macro NULL is defined in <stddef.h> (and other headers) as a null pointer constant
即 NULL 是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的宏定義，用來(lái)表示空指針常量。因此，除了上面的各種賦值方式之外，還可以用 p = NULL; 來(lái)使 p 成為一個(gè)空指針。（tyc：很多系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)：#define NULL (void*)0，與這里的“a null pointer constant”并不是完全一致的）
空指針（null pointer）指向了內(nèi)存的什么地方（空指針的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)）？
標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有對(duì)空指針指向內(nèi)存中的什么地方這一個(gè) 問(wèn)題作出規(guī)定，也就是說(shuō)用哪個(gè)具體的地址值（0x0 地址還是某一特定地址）表示空指針取決于系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。我們常見(jiàn)的空指針一般指向 0 地址，即空指針的內(nèi)部用全 0 來(lái)表示（zero null pointer，零空指針）；也有一些系統(tǒng)用一些特殊的地址值或者特殊的方式表示空指針（nonzero null pointer，非零空指針），具體請(qǐng)參見(jiàn)C FAQ。
幸運(yùn)的是，在實(shí)際編程中不需要了解在我們的系統(tǒng)上空指針到底是一個(gè) zero null pointer 還是 nonzero null pointer，我們只需要了解一個(gè)指針是否是空指針就可以了——編譯器會(huì)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)其中的轉(zhuǎn)換，為我們屏蔽其中的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。注意：不要把空指針的內(nèi)部表示等同于整數(shù) 0 的對(duì)象表示——如上所述，有時(shí)它們是不同的。
如何判斷一個(gè)指針是否是一個(gè)空指針？
這可以通過(guò)與空指針常量或者其它的空指針的比較來(lái)實(shí)現(xiàn)（注意與空指針的內(nèi)部表示無(wú)關(guān)）。例如，假設(shè) p 是一個(gè)指針變量，q 是一個(gè)同類(lèi)型的空指針，要檢查 p 是否是一個(gè)空指針，可以采用下列任意形式之一——它們?cè)趯?shí)現(xiàn)的功能上都是等價(jià)的，所不同的只是風(fēng)格的差別。
指針變量 p 是空指針的判斷：
if ( p == 0 )
if ( p == '\0' )
if ( p == 3 - 3 )
if ( p == NULL ) /* 使用 NULL 必須包含相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的頭文件 */
if ( NULL == p )
if ( !p ) <---------------(這里和下面的if(p)都被專(zhuān)門(mén)說(shuō)過(guò)一次,null定義不一定是0.這里如果貿(mào)然使用!p會(huì)很危險(xiǎn)的.所以這種寫(xiě)法不能被提倡)
if ( p == q )
...
指針變量 p 不是空指針的判斷：
if ( p != 0 )
if ( p != '\0' )
if ( p != 3 - 3 )
if ( p != NULL ) /* 使用 NULL 必須包含相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的頭文件 */
if ( NULL != p )
if ( p )
if ( p != q )
...
可以用 memset 函數(shù)來(lái)得到一個(gè)空指針嗎？
這個(gè)問(wèn)題等同于：如果 p 是一個(gè)指針變量，那么
memset( &p, 0, sizeof(p) ); 和 p = 0;
是等價(jià)的嗎？
答 案是否定的，雖然在大多數(shù)系統(tǒng)上是等價(jià)的，但是因?yàn)橛械南到y(tǒng)存在著“非零空指針” （nonzero null pointer），所以這時(shí)兩者不等價(jià)。由于這個(gè)原因，要注意當(dāng)想將指針設(shè)置為空指針的時(shí)候不應(yīng)該使用 memset，而應(yīng)該用空指針常量或空指針對(duì)指針變量賦值或者初始化的方法。
可以定義自己的 NULL 的實(shí)現(xiàn)嗎？兼答"NULL 的值可以是 1、2、3 等值嗎？"類(lèi)似問(wèn)題
[7.1.3-2] 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 是標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的一個(gè)符合上述條件的 reserved identifier （保留標(biāo)識(shí)符）。所以，如果包含了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)頭文件而引入了 NULL 的話(huà)，則再在程序中重新定義 NULL 為不同的內(nèi)容是非法的，其行為是未定義的。也就是說(shuō)，如果是符合標(biāo)準(zhǔn)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。
malloc 函數(shù)在分配內(nèi)存失敗時(shí)返回 0 還是 NULL？
malloc 函數(shù)是標(biāo)準(zhǔn) C 規(guī)定的庫(kù)函數(shù)。在標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定了在其內(nèi)存分配失敗時(shí)返回的是一個(gè) “null pointer”（空指針）：
[7.20.3-1] If the space cannot be allocated, a null pointer is returned.
對(duì)于空指針值，一般的文檔（比如 man）中傾向于用 NULL 表示，而沒(méi)有直接說(shuō)成 0。但是我們應(yīng)該清楚：對(duì)于指針類(lèi)型來(lái)說(shuō)，返回 NULL 和 返回 0 是完全等價(jià)的，因?yàn)?NULL 和 0 都表示 “null pointer”（空指針）。（tyc：一般系統(tǒng)中手冊(cè)中都返回NULL，那我們就用NULL吧）
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