C语言学习之空指针NULL以及void指针详解

2021-07-14 02:08

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本文和大家分享的主要是c 语言 空指针NULL 以及 void 指针相关内容,一起来看看吧,希望对大家 学习c语言有所帮助。
 空指针 NULL
一个指针变量可以指向计算机中的任何一块内存,不管该内存有没有被分配,也不管该内存有没有使用权限,只要把地址给它,它就可以指向,C 语言没有一种机制来保证指向的内存的正确性,程序员必须自己提高警惕。
很多初学者会在无意间对没有初始化的指针进行操作,这是非常危险的,请看下面的例子:
1. #include
2. int main () {
3. char * str ;
4. gets ( str );
5. printf ( "%s \n " , str );
6. return 0 ;
7. }
这段程序没有语法错误,能够通过编译和链接,但当用户输入完字符串并按下回车键时就会发生错误,在 Linux  下表现为段错误( Segment Fault ),在  Windows  下程序直接崩溃。如果你足够幸运,或者输入的字符串少,也可能不报错,这都是未知的。
前面我们讲过,未初始化的局部变量的值是不确定的,C 语言并没有对此作出规定,不同的编译器有不同的实现,我曾警告大家不要直接使用未初始化的局部变量。上面的代码中, str  就是一个未初始化的局部变量,它的值是不确定的,究竟指向哪块内存也是未知的,大多数情况下这块内存没有被分配或者没有读写权限,使用  gets()  函数向它里面写入数据显然是错误的。
我强烈建议对没有初始化的指针赋值为 NULL ,例如:
char *str = NULL;
NULL  是 “ 零值、等于零 ” 的意思,在 C 语言中表示空指针。从表面上理解,空指针是不指向任何数据的指针,是无效指针,程序使用它不会产生效果。
注意区分大小写,null  没有任何特殊含义,只是一个普通的标识符。
很多库函数都对传入的指针做了判断,如果是空指针就不做任何操作,或者给出提示信息。更改上面的代码,给 str  赋值  NULL ,看看会有什么效果:
1. #include
2. int main () {
3. char * str = NULL ;
4. gets ( str );
5. printf ( "%s \n " , str );
6. return 0 ;
7. }
运行程序后发现,还未等用户输入任何字符,printf()  就直接输出了  (null)  。我们有理由据此推断,gets()  和  printf()  都对空指针做了特殊处理:
· gets()  不会让用户输入字符串,也不会向指针指向的内存中写入数据;
· printf()  不会读取指针指向的内容,只是简单地给出提示,让程序员意识到使用了一个空指针。
我们在自己定义的函数中也可以进行类似的判断,例如:
1. void func ( char * p ) {
2. if ( p == NULL ) {
3. printf ( "(null) \n " );
4. } else {
5. printf ( "%s \n " , p );
6. }
7. }
这样能够从很大程度上增加程序的健壮性,防止对空指针进行无意义的操作。
其实,NULL  是在  stdio.h
中定义的一个宏,它的具体内容为:
#define NULL ((void *)0)
 (void *)0  表示把数值 0  强制转换为  void *  类型,最外层的  ( )  把宏定义的内容括起来,防止发生歧义。从整体上来看,NULL 指向了地址为  0  的内存,而不是前面说的不指向任何数据。
在进程的虚拟地址空间中,最低地址处有一段内存区域被称为保留区,这个区域不存储有效数据,也不能被用户程序访问,将NULL  指向这块区域很容易检测到违规指针。
关于虚拟地址空间的概念以及程序的内存分布,我们将在《  C语言和内存  》专题中深入讲解,现在读者只需要记住,在大多数操作系统中,极小的地址通常不保存数据,也不允许程序访问,NULL  可以指向这段地址区间中的任何一个地址。
注意,C 语言没有规定  NULL  的指向,只是大部分标准库约定成俗地将  NULL  指向  0 ,所以不要将 NULL  和  0  等同起来,例如下面的写法是不专业的:
int *p = 0;
而应该坚持写为:
int *p = NULL;
注意 NULL  和  NUL  的区别: NULL  表示空指针,是一个宏定义,可以在代码中直接使用。而  NUL  表示字符串的结束标志  ’\0’ ,它是 ASCII 码表中的第  0  个字符。 NUL  没有在 C 语言中定义,仅仅是对  ’\0’ 的称呼,不能在代码中直接使用。
 void 指针
对于空指针 NULL  的宏定义内容,上面只是对  ((void *)0)  作了粗略的介绍,这里重点说一下 void *  的含义。void  用在函数定义中可以表示函数没有返回值或者没有形式参数,用在这里表示指针指向的数据的类型是未知的。
也就是说,  void *  表示一个有效指针,它确实指向实实在在的数据,只是数据的类型尚未确定,在后续使用过程中一般要进行强制类型转换。
C 语言动态内存分配函数  malloc()  的返回值就是  void *
类型,在使用时要进行强制类型转换,请看下面的例子:
 纯文本复制
1. #include
2. int main () {
3. // 分配可以保存 30 个字符的内存,并把返回的指针转换为  char *
4. char * str = ( char *) malloc ( sizeof ( char ) * 30 );
5. gets ( str );
6. printf ( "%s \n " , str );
7. return 0 ;
8. }
运行结果:
c.biancheng.net↙
c.biancheng.net
这里重点是让大家理解  void * ,它不是空指针的意思,而是实实在在的指针,只是指针指向的内存中不知道保存的是什么类型的数据。
来源:csdn

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