C語言程序設計課程教學探討
2009-12-30 03:41:40楊波
計算機教育 2009年21期
楊 波
摘要:指針是C語言中的重要語言元素,利用它可進行動態內存分配、直接訪問內存及表示復雜的數據結構等操作。作為指針中特殊的一類,空指針在程序設計的實踐中具有不可替代的作用。本文簡要介紹了C語言中空指針的概念及用途,并對其相關特性及易混淆的相關概念進行了討論。
關鍵詞:C語言;空指針;NULL
中圖分類號:G642 文獻標識碼:B
1引言
指針在C語言編程中占有非常重要的地位,使用指針可對內存進行動態分配、直接訪問內存以及表示復雜的數據結構等。正確而靈活地使用指針可編寫出優質的程序,可以說指針充分體現了C語言的優點。但由于指針具有高度的靈活性,對它的完全掌握也較為困難。
在某些場合下會使用到一種稱為空指針的指針,由于這種指針在程序中不以普通指針的形式出現,并沒有對它進行顯式的定義或賦值,所以常常被忽視,但作為指針的一類,空指針這一概念卻是不應該被忽略或混淆的。
那么,什么是空指針呢?
2空指針的概念
空指針是一種不指向任何對象的指針,它的值為NULL。NULL在
#define NULL0
或:
#define NULL 0L
也即是說,NULL的值是一個純粹的零,這樣,空指針就與普通指針有了區別:空指針的值是一個整型值,而普通指針值是不允許是整型值的。但這個純粹的零需要時可以被強制轉換成void *或char *類型。
3空指針的用途
3.1用作函數調用失敗時的返回值
某些函數的返回值是一個指針,若函數調用成功,返回一個指向某一對象的指針;反之則返回一個空指針。很多C庫函數在調用失敗時的返回值就是一個指針,如:
#include
main( )
{char *string[5];
int i=0;
while(i<5)
{if((string[i]=(char *)malloc(32))= = NULL)
{ printf(“failure”);
exit(0);
}
else
gets(string[i];
i++;
}
for(i=0;i<5;i++)free(string[i]);
}
這個程序中定義了一個指針數組分別指向五個字符串,這五個字符串的存儲位置在是程序執行過程中調用malloc( )函數動態分配得到的,若分配失敗,malloc( )函數的返回值即為一個空指針,程序中if語句的條件就是以判斷malloc( )函數的返回值是否為空指針來確定程序的流向。
3.2用來終止對遞歸數據結構的間接引用
單鏈表是一種常見的遞歸數據結構,其結構非常簡單,包含一個值域和一個指向鏈表中下一個元素的指針域。下面以一個只含一個整型數據域的單鏈表為例:
struct linklist
{intdata;
struct linklist*next;
};
在這樣一個鏈表中,通過指向第一個元素的指針(頭指針)開始引用該鏈表,并通過每個元素的指針不斷引用下一個元素,將鏈表中最后一個元素的指針賦值為NULL,用以控制對該鏈表引用的終止。如下例是對如上定義的單鏈表求其長度的函數:
int length(struct linklish *head)/*head為頭指針,函數結果用i返回*/
{struct linklist *p;p=head;
int i=0;
while(p!=NULL)
{p=p->next;
++i; }
return(i);
}
在本例中,while循環的執行條件“p!=NULL”判斷指針p是否移動到鏈表尾,若該條件不成立,表示已到鏈表最后一個元素,終止對鏈表的引用。
3.3用作main函數形參argv[ ]的結束警戒值
一般情況下main函數是不帶參數的,但有時它可有兩個形參:argc和argv[ ]。一個帶形參的main函數如下例:
#include
main(argc, argv)
int argc;
char *argv[ ];
{ int i=0;
while(argv[i]!=NULL)
{printf(“argv[%d]=%s ”,i, argv[i]);
i++;}
}
其中argc是指在操作命令狀態下執行main函數時命令行中參數的個數,argv[ ]則是一個指針數組,指向命令行各參數字符串的首地址。
若該函數編譯后生成的可執行文件名為file,則可在操作命令狀態下輸入如下命令行:
filepara1para2para3
則argc的值為4(文件名也看作一個參數),argv[0]指向命令行中第一個字條串“file”,argv[1]指向“para1”,argv[2]指向“para2”,argv[3]指向“para3”,實際上還有一個argv[4],其值即為NULL。該程序的功能是依次輸出命令行中的各參數字符串,while循環體的執行條件是“argv[i]!=NULL”,該循環體執行四次依次輸出命令行中四個參數字符串后,到達指針數組的最后一個元素argv[4],其值為空,循環終止。
4關于空指針的討論
4.1空指針與void指針的區別
空指針與void指針是完全不同的,前面已經說明空指針是不指向任何對象的,而void指針卻需指向某個對象,只是這個被指向的對象是不屬于任何類型的,void指針在需要時可與其它類型的指針互換。
void指針常用作指向函數的指針,而這對空指針而言是不可想象的。
4.2空指針的值是否總是為0
對于空指針的值是否總是為0這一問題,如果理解為“NULL與0比較,結果相等”,那么回答是肯定的,也就是說NULL總是等于0;但是如果將這一問題理解為“其存儲方式總是與整型值0相同”,則并不一定,因為就存儲方式而言,不同類型的“0”顯然是不同的,所以程序中若在需要時將NULL的值強制轉換成void *或char *類型后,其存儲方式必然與整型的0不同了,一個字符型的0在內存中存放的是其ASCII代碼的值(048),一般而言占用一個字節,而一個整型的0在內存中存放就是其本身的值(0),則所占字節數隨編譯系統的不同而不同,一般為兩個字節,因此,在這種意義下則可說空指針的值并不一定總是為0。
4.3NULL與NUL的不同
前面在說明空指針的概念時已經知道NULL是在