为啥指针可以为NULL

Posted 2023-02-17

【中文标题】为啥指针可以为NULL

【英文标题】：Why can pointers be NULL为什么指针可以为NULL

【发布时间】：2017-11-16 01:01:45

【问题描述】：

在 C 或 C++ 中，NULL 不只是常量整数 0 吗？如果它是一个常量整数，为什么我们允许分配一些指向值 NULL 的指针？编译器不会说这两种类型不匹配吗？

【参考方案1】：

常量0 的解释取决于上下文。如果在需要数字的上下文中使用它，则它是数字零。如果在需要指针的上下文中使用它，则将其视为空指针。所以如果你有代码：

int n = 0; // assigns zero
int *p = 0; // assigns null pointer
somefunc((char *)0); // passes null pointer to the function

在 C 中，允许宏 NULL 扩展为整数常量 0 或此类常量转换为 void *。在 C++ pre-11 中，它可以扩展为计算结果为 0 的整数常量。在 C++-11 中，它可以扩展为具有值 0 或类型为 std::nullptr_t 的纯右值（例如 nullptr）的整数文字。

有关 C++ 说明，请参阅 http://en.cppreference.com/w/cpp/types/NULL，有关 C 说明，请参阅 http://en.cppreference.com/w/c/types/NULL。

【讨论】：

在 C++ 中，允许扩展为任何空指针常量，包括nullptr。

@BaummitAugen 但在 C++ 中它不允许为 (void*)0，因为 C++ 不像 C 那样对 void* 进行隐式转换。

问题是关于NULL的定义。

@MarkRansom 当然，我并没有对此提出异议。

en.cppreference.com/w/cpp/types/NULL 表示它必须是整数文字或 std::nullptr_t 类型的值。 (void*)0 是其中之一吗？

【参考方案2】：

有两个问题：

一个类型可以有一个“特殊的”、带外的、异常值。例如，浮点数的值为NaN。并且指针有一个特殊的非有效指针值，即空指针。

空指针的名称是什么？在 C 中，无论好坏，它的名字都是0。 （如果它的名称是一个单独的关键字，如 null 或 nil，它会避免各种混淆，但语言定义不是这样出来的。）

但是，是的，您是对的，将常量 0 分配给指针变量的能力是一种特殊情况，体现在语言定义中。

【讨论】：

那么 nullptr 真的只是内存位置“0”吗？而且，我的教授说，对于返回指向数组中元素的指针的函数，如果不满足某些条件，越来越多的人将指针分配给数组中最后一个元素之后的元素，而不是分配指针为 NULL 或 nullptr。这是真的吗？

@HowardWang 不一定是内存位置 0。但是对于您可以想象的每个后续问题，请参阅C FAQ list。

@HowardWang 现代 C++ 使用在概念上类似于指针的迭代器。所有标准库函数都使用两个迭代器来定义一个范围，第二个迭代器指向最后一个有效元素之后的一个。从这些函数返回“未找到”值意味着返回结束迭代器。这可能会对指针的使用方式产生一些影响。

【参考方案3】：

6.3.2.3 指针 ... 3     值为 0 的整型常量表达式，或这种类型转换为 void * 的表达式，称为 空指针常量。⁶⁶⁾ 如果空指针常量是转换为指针类型后，生成的指针称为空指针，保证与指向任何对象或函数的指针不相等。

---

66) 宏 NULL 在 （和其他头文件）中定义为空指针常量；见 7.19。

C 2011 online draft

指针上下文中的文字0 由编译器特殊处理，并被理解为空指针常量。在您的源代码上下文中，它的行为类似于任何其他零值表达式。

但是，一旦您的代码被转换为机器码，所有出现的空指针常量都将被底层平台用来表示定义明确的 invalid 指针值的任何值替换，无论是0 或 0xFFFFFFFF 或 0xDEADBEEF。

【讨论】：

虽然标准允许空指针在物理上并非全为零，但我不知道有任何架构以这种方式工作。使用零的字面位模式更容易、更有效。

@MarkRansom -- 我听说过带有空指针的古代系统的故事，这些空指针并非全为零。