C 语言常见误解/指标/空指标与NULL

指标（二）空指标与 NULL

问：NULL 是空指标吗？型态是什么？

答：NULL 不一定是指标，但一定是空指标常数（两者概念不同）。空指标常数转型成指标后保证可以拿到正确的空指标，但自己不一定是指标。C99 (N1256) 中，空指标常数代表计算结果为零的整数常数表达式，如 0 或 0ULL，或是前述表达式转型成 void*, 如 (void*)(0U).

C++03 中空指标常数只能是计算结果为零的整数常数表达式，如 0, 连指标都不是，在多载时可能会选了错误的函式。C++0x 引入 nullptr 企图解决这问题。（可参考较容易阅读的 More C++ Idioms/nullptr）

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问：下列程式码一定可以拿到空指标吗？

  int a = 0;
  int *p = (int *)a;

答：不保证。只有常数表达式才保证会转型成空指标，执行期间才得到的零不保证可以成功转型成空指标。一个可能的原因是，不是所有机器的空指标都是零（见此题目），如果要允许执行期间的空指标转换，程式很可能需要在执行期间特别检查数字是不是零. 如果是常数，编译器可以在编译期间就转成适当的空指标。（参考 clc FAQ 5.18）

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问：所以 printf("%p", NULL) 严格符合标准吗？

答：否。这样才严格符合标准：

printf("%p", (void*)NULL);

注意 NULL 不是空指标，但 NULL 转型成指标后一定是空指标。

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问：如果每次用 NULL 都先转型成适当的型态（如写 (int*)NULL）是不是就没有陷阱了？

答：是（虽然如果非常清楚标准的话，其实不用每个地方都写）。这个转换对 C++ 尤其重要，可以避免很多问题，见上方〈 NULL 是空指标吗？〉。

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问：为什么这么麻烦？空指标一定是零不是吗？为什么不能直接把 NULL 定成空指标？

答：不是所有机器的空指标（的表示法）都是零，而且不是所有指标都长得一样（见〈指标表示法〉），所以很难定义一个万用空指标。C99 (N1256) 中规定空指标跟空指标常数的比较结果会相等，也可以把空指标常数写入一个指标（编译器会在编译期间做适当的转换）。（参考 clc FAQ 5.17 看实际机器）

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问：既然空指标不一定是零，所以写 NULL 比写 0 好不是吗？因为可以应付不同的机器。

答：这无助于可携性，比较像是写作风格和美观的问题（可能有助于除错）。C99 (N1256) 中常数零一定是合法的空指标常数，一定可以成功转型成空指标，也一定可以和其他指标比较。

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问：假设全域变数写

int *p;

既然空指标不一定是零，p 会初始化成什么呢？

答：C99 保证会初始化成空指标（即使在空指标不是零）。（参考 N1256 6.7.8p10）