我一直在思考空指针

# 我一直在想空指针的问题 来源：https://sebsite.pw/w/20260715-null.html null 很奇怪。你思考过空指针吗？因为我一直在想空指针的问题。 明确一下，当我说“null 很奇怪”时，我指的不是安全性。如果你使用一个设计合理的编程语言，空安全问题几乎就不存在了。不，我的意思是，整个 null 的概念都有点奇怪。 比方说，你有一个指针类型。它指向某个东西。它包含所指向东西的地址。 但是这里有一个（1）值，它**不是**一个地址；它是一种传达一段语义信息的方式。 而这条信息取决于上下文：在 C 语言中通常用来表示发生了错误，或者在各种语言中你可以用它来表示某个可能存在的东西不存在。有时它传达的是完全不同的信息，比如，向一个函数传入 null 以告诉它分配自己的指针，而不是使用用户提供的指针。而这一切都只通过一个值来传达。 这就引出了关于 null 的另一个奇怪之处。大多数语言中指针类型的概念是，一个指针可能具有**任何**值，除了一个值——也就是空指针。但其他任何值都可以。特别是在 C 语言中，空指针几乎被规定为它自己的东西，其语义与任何其他指针完全不同。 问题是，在用户空间中，并非每个指针值都是可能的地址。至少在 Linux 上，64 位指针只使用 48 位，所以所有高于 `1 << 47` 的值都是无效的。我还假设有很多低值永远不可能有效。所以，假设一个用户空间指针永远不会低于 0x1000 的地址。 那么就有**大量**不同的非地址值可以被指针存储！如果我们已经在用 null 存储语义信息，为什么不继续扩展呢？ 我以 Hare 标准库中的一个函数为例，因为 Hare 是我熟悉的语言，它能说明我想表达的观点，但明确一下，这并非针对 Hare 的语言提案；只是一个思想实验，也许可以为其他更具实验性的编程语言提供一个思路： `bufio::scan_line` 的返回类型是 `(str | io::EOF | io::error | utf8::invalid)`，这是一个标记联合（tagged union）。所以返回类型既包含一个标记，也包含一个指针（包含在 `str` 中）。但指针只在标记为特定值时有效。而所有其他可能返回的类型都是 `void` 的别名（除了 `io::error`，它本身是 `void` 别名的标记联合，但这里不影响）。 所以空指针被用来表示空字符串，这个函数可能会返回它。但我们也可以将 `io::EOF` 表示为一个值为 `0x1` 的“指针”。并且我们可以将各种 `io::error` 类型表示为其他永远不会指向真实对象的指针值。这样一来标记就完全不需要了，返回类型现在可以放进两个 64 位寄存器（指针 + 长度）中。 这只是一个例子。这个想法有点像 NaN boxing，只不过是用指针代替浮点数，而且限制更多一些。基本上，null 已经作为一种在指针类型中存储其他值的方式存在，而 null 没有理由比任何其他不可能地址更特殊，那么为什么不直接添加更多值呢？ 不知道，这只是一个思想实验，可能是个糟糕的主意，null 很奇怪。