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物件的指针,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物件。有许多实现上是以0 (全位为0) 代表空指针。

空引用

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物件的变量。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

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

C语言

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

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]

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

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]Visual Basic 使用 NothingFortran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

因为空指针没有指向有效的物件,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而当机或停止运作,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,若尝试从空指针的物件中解引用则会触发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

主条目:NullPointerException日语NullPointerException

空指针错误是一种常见的程序错误,当尝试存取空指针所指向之物件时,就会发生NullPointerException[11],通常是因为物件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当机或崩溃[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

引用文献

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