编辑“︁C 语言空指针”︁

{{Note|本条目是[[C语言指针]]系列的一部分，重点讲解空指针的概念、特性和使用场景。}}

'''C语言空指针'''（Null Pointer）是指向内存地址0的特殊指针，用于表示指针不指向任何有效对象或函数。在C标准中，空指针由宏<code>NULL</code>定义，其实际值取决于实现（通常是<code>(void*)0</code>）。

== 基本概念 ==
空指针在C语言中有以下核心特性：
* 解引用空指针会导致'''未定义行为'''（通常是程序崩溃）
* 所有指针类型都可以被赋值为<code>NULL</code>
* 空指针在布尔上下文中被视为'''假'''（false）
* 空指针与指向内存地址0的指针'''概念不同'''（尽管实现可能相同）

=== 标准定义 ===
C11标准（ISO/IEC 9899:2011）第6.3.2.3节规定：
<blockquote>
"值为0的整型常量表达式，或强制转换为<code>void*</code>的此类表达式，称为空指针常量。"
</blockquote>

== 语法与示例 ==
=== 声明空指针 ===
<syntaxhighlight lang="c">
int *ptr = NULL;    // 整型空指针
char *str = NULL;   // 字符型空指针
void *vp = NULL;    // 通用空指针
</syntaxhighlight>

=== 检测空指针 ===
<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdio.h>

int main() {
    int *ptr = NULL;
    
    if (ptr == NULL) {
        printf("指针为空\n");
    } else {
        printf("指针指向地址: %p\n", (void*)ptr);
    }
    
    return 0;
}
</syntaxhighlight>
{{Output|
<pre>
指针为空
</pre>
}}

== 技术细节 ==
=== 内存表示 ===
<mermaid>
graph LR
    A[指针变量] -->|存储值| B[0x00000000]
    B --> C[不指向任何有效内存]
</mermaid>

=== 与零指针的区别 ===
{| class="wikitable"
|-
! 特性 !! 空指针 !! 零指针
|-
| 语义 | 表示"无指向" | 指向地址0
|-
| 标准保证 | 所有实现一致 | 实现相关
|-
| 解引用 | 绝对禁止 | 可能允许（系统相关）
|}

== 实际应用 ==
=== 链表终止标记 ===
<syntaxhighlight lang="c">
struct Node {
    int data;
    struct Node *next;  // 空指针表示链表结束
};

void printList(struct Node *n) {
    while (n != NULL) {
        printf("%d ", n->data);
        n = n->next;
    }
}
</syntaxhighlight>

=== 动态内存分配错误处理 ===
<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdlib.h>

int *create_array(size_t size) {
    int *arr = malloc(size * sizeof(int));
    if (arr == NULL) {
        fprintf(stderr, "内存分配失败\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    return arr;
}
</syntaxhighlight>

== 常见误区 ==
* '''误区1'''：认为<code>NULL</code>和<code>0</code>可以无条件互换
** 正确理解：在指针上下文中<code>NULL</code>更语义明确

* '''误区2'''：假设<code>sizeof(NULL)</code>有确定值
** 实际情况：取决于实现（通常与指针大小相同）

* '''误区3'''：对空指针进行算术运算
** 标准规定：指针算术只能在数组范围内进行

== 高级话题 ==
=== 实现差异 ===
不同平台的空指针表示可能不同：
* 多数系统：二进制全0
* 某些嵌入式系统：特殊地址值
* 历史系统：非零表示（如Prime 50系列使用0xFFFFFFFF）

=== 类型安全考虑 ===
C++中的<code>nullptr</code>解决了C中<code>NULL</code>的一些歧义问题：
<syntaxhighlight lang="cpp">
void func(int);
void func(char*);

func(NULL);    // C中可能调用错误的重载
func(nullptr); // C++11明确调用指针版本
</syntaxhighlight>

== 最佳实践 ==
# 初始化未使用的指针为<code>NULL</code>
# 在解引用前总是检查空指针
# 释放内存后立即将指针设为<code>NULL</code>
# 使用assert进行调试期检查：<code>assert(ptr != NULL);</code>
# 函数应明确文档化是否接受空指针参数

{{Warning|永远不要尝试解引用空指针，这是C语言中最常见的程序崩溃原因之一。}}

== 参见 ==
* [[C语言指针]]
* [[C语言动态内存管理]]
* [[C语言未定义行为]]

[[Category:编程语言]]
[[Category:C]]
[[Category:C 语言指针]]