C語言: 空指針和空指針常量

1. 什麼是空指針常量（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.

   這裡告訴我們：0、0L、'\0'、3 - 3、0 * 17 （它們都是“integer constant expression”）以及 (void*)0 （tyc： 我覺得(void*)0應該算是一個空指針吧，更恰當一點）等都是空指針常量（注意 (char*) 0 不叫空指針常量，隻是一個空指針值）。至于系統選取哪種形式作為空指針常量使用，則是實作相關的。一般的 C 系統選擇 (void*)0 或者 0 的居多（也有個别的選擇 0L）；至于 C++ 系統，由于存在嚴格的類型轉化的要求，void* 不能象 C 中那樣自由轉換為其它指針類型，是以通常選 0 作為空指針常量（tyc: C++标準推薦），而不選擇 (void*)0。

2. 什麼是空指針（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.

   是以，如果 p 是一個指針變量，則 p = 0;、p = 0L;、p = '\0';、p = 3 - 3;、p = 0 * 17; 中的任何一種指派操作之後（對于 C 來說還可以是 p = (void*)0;）， p 都成為一個空指針，由系統保證空指針不指向任何實際的對象或者函數。反過來說，任何對象或者函數的位址都不可能是空指針。（tyc: 比如這裡的(void*)0就是一個空指針。把它了解為null pointer還是null pointer constant會有微秒的不同，當然也不是緊要了）

3. 什麼是 NULL？

   [6.3.2.3-Footnote] The macro NULL is defined in <stddef.h> (and other headers) as a null pointer constant

   即 NULL 是一個标準規定的宏定義，用來表示空指針常量。是以，除了上面的各種指派方式之外，還可以用 p = NULL; 來使 p 成為一個空指針。（tyc：很多系統中的實作：#define NULL (void*)0，與這裡的“a null pointer constant”并不是完全一緻的）

4. 空指針（null pointer）指向了記憶體的什麼地方（空指針的内部實作）？

   标準并沒有對空指針指向記憶體中的什麼地方這一個問題作出規定，也就是說用哪個具體的位址值（0x0 位址還是某一特定位址）表示空指針取決于系統的實作。我們常見的空指針一般指向 0 位址，即空指針的内部用全 0 來表示（zero null pointer，零空指針）；也有一些系統用一些特殊的位址值或者特殊的方式表示空指針（nonzero null pointer，非零空指針），具體請參見C FAQ。

   幸運的是，在實際程式設計中不需要了解在我們的系統上空指針到底是一個 zero null pointer 還是 nonzero null pointer，我們隻需要了解一個指針是否是空指針就可以了——編譯器會自動實作其中的轉換，為我們屏蔽其中的實作細節。注意：不要把空指針的内部表示等同于整數 0 的對象表示——如上所述，有時它們是不同的。

5. 如何判斷一個指針是否是一個空指針？

   這可以通過與空指針常量或者其它的空指針的比較來實作（注意與空指針的内部表示無關）。例如，假設 p 是一個指針變量，q 是一個同類型的空指針，要檢查 p 是否是一個空指針，可以采用下列任意形式之一——它們在實作的功能上都是等價的，所不同的隻是風格的差别。

   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 必須包含相應的标準庫的頭檔案 */

   if ( NULL == p )

   if ( !p )

   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 必須包含相應的标準庫的頭檔案 */

   if ( NULL != p )

   if ( p )

   if ( p != q )

6. 可以用 memset 函數來得到一個空指針嗎？

   這個問題等同于：如果 p 是一個指針變量，那麼

   memset( &p, 0, sizeof(p) ); 和 p = 0;

   是等價的嗎？

   答案是否定的，雖然在大多數系統上是等價的，但是因為有的系統存在着“非零空指針” （nonzero null pointer），是以這時兩者不等價。由于這個原因，要注意當想将指針設定為空指針的時候不應該使用 memset，而應該用空指針常量或空指針對指針變量指派或者初始化的方法。

7. 可以定義自己的 NULL 的實作嗎？兼答"NULL 的值可以是 1、2、3 等值嗎？"類似問題

   [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 是标準庫中的一個符合上述條件的 reserved identifier （保留辨別符）。是以，如果包含了相應的标準頭檔案而引入了 NULL 的話，則再在程式中重新定義 NULL 為不同的内容是非法的，其行為是未定義的。也就是說，如果是符合标準的程式，其 NULL 的值隻能是 0，不可能是除 0 之外的其它值，比如 1、2、3 等。

8. malloc 函數在配置設定記憶體失敗時傳回 0 還是 NULL？

   malloc 函數是标準 C 規定的庫函數。在标準中明确規定了在其記憶體配置設定失敗時傳回的是一個 “null pointer”（空指針）：

   [7.20.3-1] If the space cannot be allocated, a null pointer is returned.

   對于空指針值，一般的文檔（比如 man）中傾向于用 NULL 表示，而沒有直接說成 0。但是我們應該清楚：對于指針類型來說，傳回 NULL 和 傳回 0 是完全等價的，因為 NULL 和 0 都表示 “null pointer”（空指針）。（tyc：一般系統中手冊中都傳回NULL，那我們就用NULL吧）

另外，附C FAQ上關于null pointer的解釋：C FAQ：null pointer