你学得会的：C语言中的null指针

在非常高的层次上，我们可以将NULL视为null指针，它在C中用于各种目的。NULL的一些最常见用例是：
1.在尚未为该指针变量分配任何有效内存地址时初始化该指针变量。
2.在访问任何指针变量之前检查空指针。这样，我们可以在与指针相关的代码中执行错误处理，例如，仅当其不为NULL时才取消引用指针变量。
3.当我们不想传递任何有效的内存地址时，将空指针传递给函数参数。

1的例子是

2的例子是

3的例子是

应当注意，NULL指针与未初始化和悬空的指针不同。在特定的程序上下文中，所有未初始化或悬空的指针或NULL指针都是无效的，但是NULL是C标准中提到的具有特定用途的特定无效指针。我们的意思是未初始化和悬空的指针是无效的，但它们可以指向某些内存地址。

通过专门提及NULL指针，C标准提供了C程序员可以使用的机制，并可以检查给定的指针是否合法。但是NULL到底是什么以及它是如何定义的？严格来说，NULL扩展为实现定义的空指针常量，该常量在许多头文件（例如“ stdio.h ”，“ stddef.h ”，“ stdlib.h ”等）中定义。

“值为0的整数常量表达式，或转换为void *类型的表达式称为空指针常量。如果将空指针常量转换为指针类型，则保证生成的指针（称为空指针）将不相等的值与指向任何对象或函数的指针进行比较。”

在继续进行这个NULL讨论之前，让我们先介绍几行有关C标准的代码。请注意，ISO / IEC 9899：2011是C语言的最新标准，于2011年12月发布。这也称为C11标准。为了完整起见，让我们提到C的先前标准是C99，C90（也称为ISO C）和C89（也称为ANSI C）。

进入我们的讨论，在大多数C编译器实现的头文件中，NULL宏定义为（（void *）0）。但是C标准说0也是一个空指针常量。这意味着按照标准，以下内容也是完全合法的。 int * ptr = 0; 

以上C语句中的0在指针上下文中使用，与整数0不同。这是为什么首选使用NULL的原因之一，因为它使代码在代码中明确表明程序员使用的是空指针，而不是整数0。关于NULL的另一个重要概念是“ NULL扩展为实现定义的空指针常量”。此声明也来自C11第7.19条。这意味着空指针的内部表示可以是非零的位模式，以传达NULL指针。这就是为什么NULL始终不需要在内部表示为全零位模式的原因。编译器实现可以选择将“空指针常量”表示为全1或其他形式的位模式。但是，再次，作为C程序员，除非我们参与编译器编码或甚至低于编码级别，否则我们不必担心null指针的内部值。话虽如此，通常将NULL表示为仅将所有位设置为0。要在特定平台上了解这一点，可以使用以下内容

最有可能的是，它打印出0，这是典型的内部null指针值，但是它又会根据C编译器/平台的不同而有所不同。您可以在上述程序中尝试其他一些操作，例如printf（“'％c”，NULL）或printf（“％s”，NULL）甚至是printf（“％f”，NULL）。这些输出将根据所使用的平台而有所不同，但是特别有趣的是将％f与NULL一起使用！

我们可以在C中的NULL上使用sizeof（）运算符吗？也许允许使用sizeof（NULL），但是确切的大小取决于平台。

由于NULL被定义为（（void *）0），我们可以将NULL视为特殊的指针，并且其大小将等于任何指针。如果平台的指针大小为4个字节，则上述程序的输出为4。但是，如果平台上的指针大小为8个字节，则上述程序的输出为8。

取消对NULL的引用呢？如果我们使用以下C代码，将会发生什么

在某些机器上，上述程序可以成功编译。同样，它取决于许多因素。但是提到上述片段的想法是，在访问它之前，我们应该始终检查NULL。

由于通常将NULL定义为（（void *）0），所以让我们也讨论一下void类型。根据C11标准条款6.2.5，“ void类型包括一组空值；它是无法完成的不完整对象类型”。甚至C11条款6.5.3.4都提到“ sizeof运算符不应应用于具有函数类型或不完整类型的表达式，该类型的括号名称或指定位字段成员的表达式。”基本上，这意味着void是一个不完整的类型，其大小在C程序中没有任何意义，但是实现（例如gcc）可以选择sizeof（void）为1，以便可以将void指针指向的平面存储器视为未类型化的存储器，即字节序列。但是以下内容的输出不必在所有平台上都相同。

在gcc上，以上代码将输出1。sizeof（void *）呢？C11在这里提到了准则。从第6.2.5节开始，“指向void的指针应与指向字符类型的指针具有相同的表示和对齐要求”。这就是为什么以下命令的输出与计算机上任何指针大小相同的原因。

尽管上面提到了机器相关的内容，但作为C程序员，我们应该始终努力使我们的代码尽可能地可移植。因此，我们可以得出关于NULL的结论，如下所示：

1.始终将指针变量初始化为NULL。
2.在访问任何指针之前，请始终执行NULL检查。

文章中有一些观点性的问题借鉴了国外程序员的想法。

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