编辑“︁C++ 空指针”︁

= C++空指针 =

空指针是C++编程中一个基础但重要的概念，用于表示指针不指向任何有效的内存地址。理解空指针对于避免程序中的未定义行为和内存错误至关重要。

== 什么是空指针？ ==
空指针（Null Pointer）是指不指向任何对象或函数的指针。在C++中，空指针可以用以下方式表示：
* 字面值 '''nullptr'''（C++11引入）
* 宏 '''NULL'''（传统C风格）
* 数值 '''0'''（不推荐在现代C++中使用）

数学上可以表示为：
<math>pointer == \text{nullptr}</math>

== 空指针的表示方法 ==
{| class="wikitable"
|+ C++中空指针表示方法对比
! 表示方法 !! 类型安全 !! 推荐程度 !! 示例
|-
| nullptr || 是 || ★★★★★ || <code>int* ptr = nullptr;</code>
|-
| NULL || 否 || ★★☆☆☆ || <code>int* ptr = NULL;</code>
|-
| 0 || 否 || ★☆☆☆☆ || <code>int* ptr = 0;</code>
|}

== 代码示例 ==
=== 基本用法 ===
<syntaxhighlight lang="cpp">
#include <iostream>

int main() {
    int* ptr = nullptr;  // 声明空指针
    
    if (ptr == nullptr) {
        std::cout << "指针为空\n";
    } else {
        std::cout << "指针不为空\n";
    }
    
    // 输出：指针为空
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

=== 空指针解引用错误 ===
尝试解引用空指针会导致未定义行为（通常是程序崩溃）：
<syntaxhighlight lang="cpp">
int main() {
    int* ptr = nullptr;
    *ptr = 10;  // 错误！解引用空指针
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

== 实际应用场景 ==
空指针常用于以下场景：

=== 1. 动态内存分配检查 ===
<syntaxhighlight lang="cpp">
int* createArray(int size) {
    int* arr = new int[size];
    if (arr == nullptr) {
        // 内存分配失败处理
        std::cerr << "内存分配失败";
        exit(1);
    }
    return arr;
}
</syntaxhighlight>

=== 2. 链表节点终止 ===
<mermaid>
graph LR
    A[节点1] --> B[节点2]
    B --> C[节点3]
    C --> D[nullptr]
</mermaid>

<syntaxhighlight lang="cpp">
struct Node {
    int data;
    Node* next;
};

void printList(Node* head) {
    while (head != nullptr) {
        std::cout << head->data << " ";
        head = head->next;
    }
}
</syntaxhighlight>

== 空指针与零指针的区别 ==
虽然空指针和零指针（指向地址0的指针）在大多数实现中表现相同，但概念上有重要区别：
* '''空指针'''表示"无指向"
* '''零指针'''是一个具体的地址值

== 现代C++最佳实践 ==
1. 总是使用 '''nullptr''' 而不是 NULL 或 0
2. 在使用指针前检查是否为空
3. 对于可能返回空指针的函数，使用[[maybe_unused]]属性标记

== 常见问题 ==
=== 为什么我的程序在解引用空指针时没有立即崩溃？ ===
解引用空指针属于未定义行为（UB），可能表现为：
* 立即崩溃
* 看似正常工作但数据损坏
* 后续出现奇怪错误

=== 如何安全地使用空指针？ ===
遵循以下模式：
<syntaxhighlight lang="cpp">
void safeFunction(int* ptr) {
    if (ptr != nullptr) {
        *ptr = 42;  // 安全操作
    } else {
        // 错误处理
    }
}
</syntaxhighlight>

== 进阶知识 ==
对于高级用户，了解空指针的底层表示很有帮助：
* 在大多数平台上，空指针的实际位模式是全0
* 但在某些架构上可能有不同表示
* 使用 <code>reinterpret_cast</code> 可以查看指针的数值表示：

<syntaxhighlight lang="cpp">
#include <iostream>
#include <iomanip>

int main() {
    int* p = nullptr;
    std::cout << "空指针数值表示: 0x" 
              << std::hex << reinterpret_cast<uintptr_t>(p);
    // 典型输出：空指针数值表示: 0x0
}
</syntaxhighlight>

== 总结 ==
* 空指针表示指针不指向任何有效对象
* C++11引入的 '''nullptr''' 是类型安全的空指针常量
* 解引用空指针会导致未定义行为
* 空指针检查是防御性编程的重要部分
* 在现代C++中应优先使用 '''nullptr'''

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[[Category:C++ 指针]]