c - 在 C 中使用 (char *) 0 有什么特殊方法吗？

Question

我知道(char *) 0是一个char指针，它指向0处的地址。因此没有内存地址，超出范围。我经常看到人们使用它而不是 NULL，那么为什么他们不直接使用 NULL 呢？或者，我想知道是否有什么特殊的方法。

Answer 1

一个null pointer严格来说没有有效的地址编码:

An integer constant expression with the value 0, or such an expression cast to type void *, is called a null pointer constant.66) If a null pointer constant is converted to a pointer type, the resulting pointer, called a null pointer, is guaranteed to compare unequal to a pointer to any object or function.

因此，当涉及到空指针时，我会尽量避免使用短语“地址0”，因为这是编码，空指针不需要所有位都为零。例如，架构可以使用指针变量中未使用的位将其标记为无效。用于比较，例如将使用 bitops 代替比较。

最常见的编码是“所有位为零”，因此我将主要关注这一点。使用这种编码是因为大多数 CPU 都有特殊(更短/更快)的指令来将 0x0 位值存储到存储单元中，并与 0x0 进行比较/测试。使用特殊的位模式还可以使用单个比较直接比较两个指针。设置专用位的版本需要额外的说明。

位于地址范围边缘的值也可以避免出现间隙。对于“所有位 1”也是如此，但 CPU 支持和地址宽度依赖性较少。

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请注意，大多数架构确实有一个有效的物理地址0，因此实际上对于空指针的这种编码存在问题 没有地址转换。幸运的是，这通常是一个特殊地址，正常应用程序代码不使用。使用虚拟内存寻址，很容易使地址0x0无效，因此不予讨论。

在某些系统上，地址0x0用于代码(PC引导代码/BIOS、嵌入式系统)或数据访问(RAM/外围硬件寄存器)。严格来说，如果不调用到空指针的隐式转换，则无法将整数常量 0 转换为指针。因此，如果您的系统不使用 0x0 编码，则仅使用标准 C 语法访问地址 0x0 时会出现问题。 (仅供引用:这是其他语言为空指针常量使用特殊关键字的原因之一，例如 pascal NIL、Python None、C++ nullptr。)

整数到指针的转换无论如何都是由实现定义的，空指针编码也是如此。因此，0 到指针的转换与常见的仅复制整数->指针编码非常一致，无需修改表示形式。

取消引用此类指针时会出现问题。取消引用空指针是未定义行为 (UB)。由于两种编码相同，CPU 无法检测这是否是有效访问或空指针取消引用。更糟糕的是:如果编译器检测到诸如 char c = *((char *)0); 之类的内容，则它可以自由地利用此 UB 并生成任意代码(或根本不生成任何代码)。

对于真正的变量(即非 const 限定)指针，这通常不是什么大问题，因为这需要动态代码分析，并且在 C 中，不会生成用于运行时检查的代码编译器，但对于上面的常量表达式，它可能很可能会导致问题。