C 编程中使用空指针

介绍

空指针（null pointer）是指不指向任何内存地址的指针。在 C 编程中，空指针由常量 NULL 表示，该常量定义在头文件 stdio.h 中。使用空指针可以帮助避免错误，并为 C 程序增加功能。

在本实验中，你将学习空指针及其在 C 编程中的使用方法。你将创建一个程序，使用空指针在数组中搜索名称。

注意：你需要自己创建文件 ~/project/main.c 来练习编码，并学习如何使用 gcc 编译和运行它。

cd ~/project
## 创建 main.c
touch main.c
## 编译 main.c
gcc main.c -o main
## 运行 main
./main

声明空指针

在 C 编程中，空指针是指不指向任何内容的指针。要声明一个空指针，可以将值 NULL 赋值给指针变量。

#include <stdio.h>

int main() {
   int *ptr = NULL;    // ptr 是一个空指针
   return 0;
}

声明 void 指针

void 指针是一种没有特定类型的指针。它可以用来指向任何类型的数据。要声明一个 void 指针，在星号（*）前使用关键字 void。

在解引用（dereferenced）或用于指针算术运算之前，void 指针必须被类型转换为（cast to）另一种数据类型。

#include <stdio.h>

int main() {
   int n = 10;
   void *ptr = &n; // ptr 是一个指向 int 的 void 指针
   printf("Value of n: %d\n", *(int*)ptr); // 在解引用前转换为 int 指针
   return 0;
}

使用空指针标记指针数组的结尾

在 C 编程中，你可以使用空指针来标记指针数组的结尾。这在数组中搜索名称或其他数据时非常有用。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int search(char *ptr[], char* name);

char *names[] = {
    "John",
    "Peter",
    "Thor",
    "Chris",
    "Tony",
    NULL
};

int main(void)
{
    if(search(names, "Peter") != 1)
    {
        printf("Peter is in the list.\n");
    }

    if(search(names, "Scarlett") == -1)
    {
        printf("Scarlett not found.\n");
    }

    return 0;
}

// 定义搜索函数
int search(char *ptr[], char*name)
{
    for(int i=0; ptr[i]; ++i)
    {
        if(!strcmp(ptr[i], name))
        {
            return i;
        }
    }

    return -1;  // 未找到名称
}

自定义程序以支持用户输入

你可以自定义程序，允许用户输入名称到数组中并搜索名称。这可以通过 C 编程中的 scanf() 函数实现。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define MAX_NAMES 100

int search(char *ptr[], char* name);

int main(void)
{
    char *names[MAX_NAMES];
    char name[50];
    int count = 0;

    printf("输入名称（按回车键结束）：\n");

    // 从用户输入获取名称
    while(1)
    {
        scanf("%s", name);

        if(strcmp(name, "") == 0)
        {
            break;
        }

        names[count] = (char*) malloc(strlen(name)+1);
        strcpy(names[count], name);
        count++;
    }

    names[count] = NULL;    // 使用空指针标记数组结尾

    // 搜索名称
    while(1)
    {
        printf("输入要搜索的名称（按回车键结束）：\n");
        scanf("%s", name);

        if(strcmp(name, "") == 0)
        {
            break;
        }

        int index = search(names, name);

        if(index != -1)
        {
            printf("%s 在索引 %d 中找到。\n", name, index);
        }
        else
        {
            printf("%s 未找到。\n", name);
        }
    }

    return 0;
}

// 定义搜索函数
int search(char *ptr[], char*name)
{
    for(int i=0; ptr[i]; ++i)
    {
        if(!strcmp(ptr[i], name))
        {
            return i;
        }
    }

    return -1;  // 未找到名称
}

总结

在本实验中，你学习了空指针及其在 C 编程中的使用方法。你了解了如何声明空指针和 void 指针，以及如何使用空指针来标记指针数组的结尾。你还学习了如何自定义程序以支持用户输入，并使用空指针搜索名称。通过在程序中使用空指针，你可以使程序更加健壮，并避免常见的错误。