空指针，段错误，这场面试我栽倒在这里了！

作者 | 李肖遥

来源 | 技术让梦想更伟大（ID：gh_f7effb2fbc1c）

面试官：满头的汗的，来面试的路一定很远吧？

还好还好，骑车不到俩小时

面试官：来先喝杯水，咱们面试不急，边喝边聊

哇，谢谢您啦，咕隆咕隆喝下半杯

面试官：那咱们开始吧，看你项目做的还不少啊，不错不错，咱们随便聊聊。

哇，“这面试官还不错，感觉有戏”

面试官：说说空指针NULL是本质什么，与0一样吗

嗯嗯，这个，NULL不就是0吗？

 

面试官：你确定是吗，面带微笑，淡定的眼神......

嗯嗯，应该是吧，，，不是吧，汗又开始冒起了来了......

面试官：嗯嗯，了解了，不急慢慢喝水，我先上个厕所。

水的滋润与口水相互交织，骑车两小时，面试3分钟，这次我栽在这里了。

 

NULL 在 C/C++ 中的标准定义
NULL的标准定义

#if !defined(NULL) && defined(__NEEDS_NULL)
#ifdef _cplusplus      
#define NULL 0         // 这里对应C++的情况
#else
#define NULL (void *)0 // 这里对应C语言的情况
#endif

编译器预先定义了一个宏 _cplusplus，来判断当前的编译环境是 C++ 的还是 C 语言的，在 C++ 定义为 0，在 C 语言中定义为 (void *)0。

在 C/C++ 中的区别

在 C 语言中，C 中的“标准”写法，NULL 被替换为一个 void* 类型的指针右值，值等于0；由于是 void*  类型，可以隐式转化为其它类型的指针。在 C++ 中，void* 无法自由隐式转换为其它类型的指针，而字面量 0 可以隐式转换为指针类型。

NULL 的本质是什么

我们从指针，空指针，空指针常量以及指向的内存说起。

从指针角度来看：

我们看以下定义，p 是一个函数内的局部变量，则 p 的值是随机的，也就是说 p 是一个野指针。

int func()
{
  int *p; 
  ...
}

再看以下函数，p 是一个局部变量，分配在栈上的地址，p 的值是 (void *)0，实际就是 0x00000000，意思就是指针 p 指向内存的 0x00000000 地址处。这时候p就不是野指针了。

int func()
{
  int *p = NULL; 
  ...
}

什么是空指针（null pointer）?

如果将空指针常量转换为指针类型，则保证生成的指针（称为空指针）将不相等的值与指向任何对象或函数的指针进行比较。定义 char *p=0 后，在之后 p 的任何一种赋值操作之后，p 都成为一个空指针，即 p 不指向任何实际的对象或者函数。反过来说，任何对象或者函数的地址都不可能是空指针。

什么是空指针常量（null pointer constant）?

值为 0 的整数常量表达式，或强制转换为 void * 类型的表达式，称为空指针常量。

空指针（null pointer）指向了哪里的内存？

这里标准没有定义，取决于系统的实现。我们常见的空指针一般指向 0x00000000 地址，即空指针的内部用全 0x00000000 来表示，也有一些系统用一些特殊的地址值或者特殊的方式表示空指针。在我们实际写代码时，关键点在于判断哪个是空指针。

NULL 有什么作用？

在大部分的 CPU 中，内存的 0x00000000 地址处都不是可以随便访问的，所以野指针指向了这个区域可以保证野指针有个安家之所，否则会发生段错误。当你尝试访问的时候会阻止你，但是有些地址不是只读的，如果一个指针指向了这个地址，你又在不经意间修改了它，可能会导致一些重要的文件被修改，所以指针初始化成 NULL 是有必要的。

注意不要混用 '\0'  和 '0' 和 0  和 NULL。

• '\0' 是一个转义字符，他对应的 ASCII 编码值是 0，本质就是 0；常用于表示字符串的结尾标志，以判断字符串有没有到头。
• '0' 是一个字符，他对应的 ASCII 编码值是48，本质是48。
• 0 是一个 int 类型的数字，本质就是 0。
• NULL 是一个表达式，是强制类型转换为 void * 类型的 0，一般用来比较指针是否是一个野指针。

NULL是不是0

NULL 就是 0？

我们先来看以下代码：

//https://tool.lu/coderunner/
#include<stdio.h>
int main()
{    
  int *p=NULL;    
  printf("%s",p); 
}

结果如下：

输出 (null),在执行 int *p=NULL,打印出来空白，实际上 p 的值为 0x00000000，在 C 语言中，NULL 的本质是 0，但是这个 0 不是当一个整形数据来解析，而是当一个内存地址来解析的，代表的是内存的 0 地址。(void *)0 这个整体表达式表示一个指针，地址在哪里取决于指针变量本身，这个指针变量指向 0 地址（实际是 0 地址开始的一段内存）。

NULL 不是 0？

如果一个指针被赋予 NULL，相当于这个指针执行了 0x00000000 这个逻辑地址，但是在 C 语言中 0x0000 这个逻辑地址用户是不能使用的，所以当你试图取一个指向了 NULL 的指针的内容时，就会提示段错误，测试一下代码如下：

//https://tool.lu/coderunner/
//来源：技术让梦想更伟大
//作者：李肖遥
#include<stdio.h>
int main()
{    

 int *node = NULL;
 int p = 0;
 p = *node;
 printf("%d\n",p);

 return 0;
}

编译结果如下：

由于指针 node 执行的是 NULL，也就是逻辑地址 0x00000000，而这个地址不能访问，所以编译器提示段错误。那么看到这里你觉得 NULL 还是 0 吗？根据宏定义我们知道：(void *)0 表示把数值 0 强制转换为 void * 类型，所以最后运行结果为 0。变量在定义时，系统会给他分配内存空间，指针变量也是一样，如果指针没有指向的话，那么地址就是随机值，如果不小心用的话就会导致数据错误，从而使程序退出。NULL 使指针 p 指向地址 0x00000000，在大多数系统中都将 0x00000000 作为不被使用的地址，所以运用 p 也不会毁坏数据。但也有系统会使用地址 0x00000000，而将 NULL 定义为其他值，所以不要把 NULL 和 0 等同起来。我们使用值传递的方式来看，在网上有一个面试题，这里我参考一下代码，能够帮助大家更好的理解，其代码如下：

//https://tool.lu/coderunner/
//来源：技术让梦想更伟大
//作者：李肖遥
#include <stdio.h>

void vPassByFun(int *node)
{
    static int N = 1024;
    node = &N;
}

int main()
{

    int *node = NULL;
    int p = 0;
    vPassByFun(node);
    p = *node;

    printf("%d\n",p);

    return 0;
}

输出结果如下：

vPassByFun 函数是值传递，node 指针变量的值并不受影响，所以这个程序的效果和上一个程序运行结果都是段错误。如果要让结果为 1024，应该怎样写代码呢？我们来这样写代码：

//https://tool.lu/coderunner/
//来源：技术让梦想更伟大
//作者：李肖遥
#include <stdio.h>

void vPassByFun(int ** node)
{
    static int N = 1024;
    *node=&N;
}

int main()
{

    int *node = NULL;
    int p = 0;

    vPassByFun(&node);
    p = *node;

    printf("%d\n",p);

    return 0;

}

运行结果如下：

传递一个二级指针也就是传递 node 指针变量的指针给 vPassByFun 函数，这样的话结果就对了。

最后

编码过程中，我们需要对自己的指针负责，往往导致 bug 出现或者找不到问题所在地的就是这种细节。最后，原创不易，希望能够改正文章的错误，多提意见留言，谢谢。

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