空指针

编程语言中,空指针[1]英语:)是一个已声明但并未指向一个有效对象的指针,许多程序利用空指针来表示某些特定条件,例如未知长度数组的结尾或某些无法运行的操作。在可选择型态(optional type)的编程语言中,空指针通常可以跟可为Null的类型(Nullable types)和空值(Nothing value)进行比较。

空指针与未初始化的指针(uninitialized pointer)不同,空指针保证不会和有值的指针相等,而未初始化的指针则是要看所使用的编程语言或编译器而定,在部分编程语言环境下,未初始化的指针无法保证不与有值的指针相等,他可能因为存有内存残值而指向了某个有效对象。有许多实现上是以0 (全位为0) 代表空指针。

空参照

编程语言中,空参照(英语:)是一个与空指针类似的概念,是一个已声明但其并未参照到一个有效对象的变量。东尼·霍尔在1965年发明了空参照,并作为ALGOL W编程语言的一部分[2]

历史

查尔斯·安东尼·理察·霍尔(C. A. R. Hoare)在2009年表示他在1965年发明了空参照,并且将这项发明描述为“十亿美元的错误”[2]

编程语言中的空指针

C语言

在C语言中,任何2个空指针都保证是相等的[4],其是由预处理器的宏提供,即NULL,其被定义为用来表示空指针的常数值,在C99是通过隐含转换或直接转换成void*的整数值0来使用[5]

在C语言中,空指针的值表示为#define NULL (void *)0[6]

C语言标准并没有规定内存位置0与空指针相同,随然实际上内存位置0与空指针在大部分的情况下会是相同的。对空指针解引用在C语言中是一个未定义行为,在实作上,解引用时必须确保所取的指针不为空。

C++语言

C++语言中,同样有继承自C语言的NULL宏可供使用,但在传统上会优先使用整数零来表示空指针常数[7]。在C++11标准中已明确的引入一个常数(部分编译器视之为关键字,如Visual Studio)nullptr做为表示空指针的常数[8]

nullptr是C++11语言中的关键字,在C++11语言标准用来表示空指针的常数值。其型态为nullptr_t[8]

其他语言

一些语言使用其他的命名方式来表示空指针,如Pascal, Ruby 以及 Lua 则使用 nil[9]Visual Basic 使用 NothingFortran不支持此一常量,但其属性(property)可被设置成 NULLIFY 并由 ASSOCIATED 函数测试之。

解引用

因为空指针没有指向有效的对象,所以若尝试解引用(Dereference,即,从该内存位置取出数值)的话,有几率导致程序运行时发生错误或立即崩溃。

  • 在C语言中,对空指针解引用是一个未定义行为。许多实作对空指针解引用的案例都会导致程序因为segmentation fault而当机或停止运作,因为空指针通常表示选择了一个不是由系统分配的保存空间,但是并非每次都会出现这种情况。
  • 在Java语言中,若尝试从空指针的对象中解引用则会触发NullPointerException(NPE)[10],由于会触发错误,因此可以使用例外处理的代码来捕捉,但编程上仍要尽量确保永远不会发生此错误为佳。

NullPointerException

空指针错误是一种常见的程序错误,当尝试访问空指针所指向之对象时,就会发生NullPointerException[11],通常是因为对象未顺利初始化或者提前解构而造成。空指针错误常常出现在类别设计或管理上有缺陷的程序中,一旦出现了空指针错误经常会导致程序当机或崩溃[12]。而在部分编程语言中,则有NullReferenceException[13](空参照错误),例如.Net平台。

在Java中,NullPointerException被定义在java.lang.NullPointerException,是一种运行阶段错误(java.lang.RuntimeException)。

参见

  • 内存调试
  • 零号分页

参考文献

  1. . 国家教育研究院. [2018-09-08]. (原始内容存档于2018-09-09).
  2. Tony Hoare. . InfoQ.com. 2009-08-25 [2018-09-08]. (原始内容存档于2018-09-04).
  3. Joint Technical Committee ISO/IEC JTC 1, Subcommittee SC 22, Working Group WG 14. (PDF; Committee Draft). 2007-09-08 [2018-09-08]. (原始内容存档 (PDF)于2018-06-24).
  4. ISO/IEC 9899[3], clause 6.3.2.3, paragraph 4.
  5. ISO/IEC 9899[3], clause 7.17, paragraph 3: NULL... which expands to an implementation-defined null pointer constant...
  6. . [2018-09-09]. (原始内容存档于2018-09-09).
  7. Stroustrup, Bjarne. . 14th printing of 3rd. United States and Canada: Addison–Wesley. March 2001: 88. ISBN 0-201-88954-4. In C, it has been popular to define a macro NULL to represent the zero pointer. Because of C++'s tighter type checking, the use of plain 0, rather than any suggested NULL macro, leads to fewer problems. If you feel you must define NULL. use
        const int NULL = 0;
    The const qualifier (§5.4) prevents accidental redefinition of NULL and ensures that NULL can be used where a constant is required.
  8. (PDF). stroustrup.com. 2003-09-10 [2018-09-09]. (原始内容 (PDF)存档于2017-07-05).
  9. Elliot B. Koffman, Pascal 3rd Edition, Addison Wesley, Reading MA, ISBN 0-201-11834-3, pp. 678-679
  10. . docs.oracle.com. [2018-09-08]. (原始内容存档于2018-09-10).
  11. . 曼彻斯特大学计算机科学系. [2018-09-09]. (原始内容存档于2018-03-25).
  12. . ithome.com.tw. [2018-09-08]. (原始内容存档于2018-09-09).
  13. . msdn.microsoft.com. [2018-09-08]. (原始内容存档于2018-09-09).
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.