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.
   
   這裏告訴咱們：0、0L、'\0'、3 - 三、0 * 17 （它們都是「integer constant expression」）以及 (void*)0 （tyc： 我以爲(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，只是一個空指針值）。至於系統選取哪一種形式做爲空指針常量使用，則是實現相關的。通常的 C 系統選擇 (void*)0 或者 0 的居多（也有個別的選擇 0L）；至於 C++ 系統，因爲存在嚴格的類型轉化的要求，void* 不能象 C 中那樣自由轉換爲其它指針類型，因此一般選 0 做爲空指針常量（tyc: C++標準推薦），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.
   
   所以，若是 p 是一個指針變量，則 p = 0;、p = 0L;、p = '\0';、p = 3 - 3;、p = 0 * 17; 中的任何一種賦值操做以後（對於 C 來講還能夠是 p = (void*)0;）， p 都成爲一個空指針，由系統保證空指針不指向任何實際的對象或者函數。反過來講，任何對象或者函數的地址都不多是空指針。（tyc: 好比這裏的(void*)0就是一個空指針。把它理解爲null pointer仍是null pointer constant會有微秒的不一樣，固然也不是緊要了）
   
   
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 是一個標準規定的宏定義，用來表示空指針常量。所以，除了上面的各類賦值方式以外，還能夠用 p = NULL; 來使 p 成爲一個空指針。（tyc：不少系統中的實現：#define NULL (void*)0，與這裏的「a null pointer constant」並非徹底一致的）
   
   
4. 空指針（null pointer）指向了內存的什麼地方（空指針的內部實現）？
   
   標準並無對空指針指向內存中的什麼地方這一個問題做出規定，也就是說用哪一個具體的地址值（0x0 地址仍是某一特定地址）表示空指針取決於系統的實現。咱們常見的空指針通常指向 0 地址，即空指針的內部用全 0 來表示（zero null pointer，零空指針）；也有一些系統用一些特殊的地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，在實際編程中不須要了解在咱們的系統上空指針究竟是一個 zero null pointer 仍是 nonzero null pointer，咱們只須要了解一個指針是不是空指針就能夠了——編譯器會自動實現其中的轉換，爲咱們屏蔽其中的實現細節。注意：不要把空指針的內部表示等同於整數 0 的對象表示——如上所述，有時它們是不一樣的。
   
   
5. 如何判斷一個指針是不是一個空指針？
   
   這能夠經過與空指針常量或者其它的空指針的比較來實現（注意與空指針的內部表示無關）。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 是不是一個空指針，能夠採用下列任意形式之一——它們在實現的功能上都是等價的，所不一樣的只是風格的差異。
   
   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 必須包含相應的標準庫的頭文件 */
   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 必須包含相應的標準庫的頭文件 */
   if ( NULL != p )
   if ( p )
   if ( p != q )
   ...
   
   
6. 能夠用 memset 函數來獲得一個空指針嗎？
   
   這個問題等同於：若是 p 是一個指針變量，那麼
   
   memset( &p, 0, sizeof(p) ); 和 p = 0;
   
   是等價的嗎？
   
   答案是否認的，雖然在大多數系統上是等價的，可是由於有的系統存在着「非零空指針」 （nonzero null pointer），因此這時二者不等價。因爲這個緣由，要注意當想將指針設置爲空指針的時候不該該使用 memset，而應該用空指針常量或空指針對指針變量賦值或者初始化的方法。
   
   
7. 能夠定義本身的 NULL 的實現嗎？兼答"NULL 的值能夠是 一、二、3 等值嗎？"相似問題
   
   [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 是標準庫中的一個符合上述條件的 reserved identifier （保留標識符）。因此，若是包含了相應的標準頭文件而引入了 NULL 的話，則再在程序中從新定義 NULL 爲不一樣的內容是非法的，其行爲是未定義的。也就是說，若是是符合標準的程序，其 NULL 的值只能是 0，不多是除 0 以外的其它值，好比 一、二、3 等。
   
   
8. malloc 函數在分配內存失敗時返回 0 仍是 NULL？
   
   malloc 函數是標準 C 規定的庫函數。在標準中明確規定了在其內存分配失敗時返回的是一個 「null pointer」（空指針）：
   
   [7.20.3-1] If the space cannot be allocated, a null pointer is returned.
   
   對於空指針值，通常的文檔（好比 man）中傾向於用 NULL 表示，而沒有直接說成 0。可是咱們應該清楚：對於指針類型來講，返回 NULL 和 返回 0 是徹底等價的，由於 NULL 和 0 都表示 「null pointer」（空指針）。（tyc：通常系統中手冊中都返回NULL，那咱們就用NULL吧）

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