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空指针

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此条目介绍的是以各种编程语言为基础介绍Null Pointer的概念。关于C++11语言标准的关键字，请见“nullptr”。

在编程语言中，空指针[1]（英语：Null Pointer）是一个已宣告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执行的操作。在可选择类型（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（英语：Uninitialized_variable）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，他可能因为存有存储器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。

空引用 编辑

在编程语言中，空引用（英语：Null Reference）是一个与空指针类似的概念，是一个已宣告但其并未引用到一个有效对象的变量。东尼·霍尔在1965年发明了空引用，并作为ALGOL W编程语言的一部分[2]。

历史 编辑

查尔斯·安东尼·理察·霍尔（C. A. R. Hoare）在2009年表示他在1965年发明了空引用，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 编辑

C语言 编辑

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量值，在C99是透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存储器位置0与空指针相同，随然实际上存储器位置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，在实现上，解引用时必须确保所取的指针不为空。

C++语言 编辑

在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量[7]。在C++11标准中已明确的引入一个常量（部分编译器视之为关键字，如Visual Studio）nullptr做为表示空指针的常量[8]。

主条目：nullptr

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量值。其类型为nullptr_t[8]。

其他语言 编辑

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]而Visual Basic 使用 Nothing。Fortran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 编辑

因为空指针没有指向有效的对象，所以若尝试解引用（Dereference，即，从该存储器位置取出数值）的话，有几率导致程序执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。许多实现对空指针解引用的案例都会导致程序因为segmentation fault而死机或停止运作，因为空指针通常表示选择了一个不是由系统分配的存储空间，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，因此可以使用异常处理的代码来捕捉，但编程上仍要尽量确保永远不会发生此错误为佳。

NullPointerException 编辑

主条目：NullPointerException（日语：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析构而造成。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死机或崩溃[12]。而在部分编程语言中，则有NullReferenceException[13]（空引用错误），例如.Net平台。

在Java中，NullPointerException被定义在java.lang.NullPointerException（日语：NullPointerException），是一种执行阶段错误（java.lang.RuntimeException）。

参见 编辑

引用文献 编辑

  1. ^ 空指標 null pointer. 国家教育研究院. [2018-09-08]. （原始内容存档于2018-09-09）. 
  2. ^ 2.0 2.1 Tony Hoare. Null References: The Billion Dollar Mistake. InfoQ.com. 2009-08-25 [2018-09-08]. （原始内容存档于2018-09-04）. 
  3. ^ 3.0 3.1 Joint Technical Committee ISO/IEC JTC 1, Subcommittee SC 22, Working Group WG 14. International Standard ISO/IEC 9899 (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. ^ NULL pointer in C. [2018-09-09]. （原始内容存档于2018-09-09）. 
  7. ^ Stroustrup, Bjarne. Chapter 5: Pointers, Arrays, and Structures: 5.1.1: Zero. The C++ Programming Language 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. ^ 8.0 8.1 A name for the null pointer: nullptr (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. ^ java.lang.NullPointerException. docs.oracle.com. [2018-09-08]. （原始内容存档于2018-09-10）. 
  11. ^ Null pointer exceptions. 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. ^ 新版Android SDK寬容處理Kotlin程式碼可空合約違規，給開發者更新的緩衝時間. ithome.com.tw. [2018-09-08]. （原始内容存档于2018-09-09）. 
  13. ^ System.NullReferenceException. msdn.microsoft.com. [2018-09-08]. （原始内容存档于2018-09-09）. 
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