空指针，段错误，还是不知道bug在哪里？

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作者：李肖遥

ID：技术让梦想更伟大

指针算是一个比较常见，也是比较重要的知识点，大部分人都只是停留在表面的认识，今天转载逍遥整理的一篇文章，通俗易懂的描述了关于指针相关的内容。

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呢

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。

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