Question

在C / C ++中，我们习惯在解除引用之前检查空指针，例如

int *p = malloc(sizeof(int));
if (p != 0)
{
    /* Do something with the pointer */
}

因此，内存管理器永远不会返回指向第一个内存地址（p == 0）的指针，因为调用程序将假定无法分配内存。

这是否意味着在整个系统内存空间和进程的内存空间中，第一个字节或字（用于对齐）始终未使用？或者是系统或内核使用的内存，它知道哪些空指针可以安全地取消引用？

Answer 1

首先，为了清楚起见，malloc返回0表示发出错误信号。

在大多数现代操作系统中，虚拟地址空间（程序中使用的地址）与物理地址空间（内存理解的实际地址）不同）。大多数现代操作系统使用分页。因此，程序中使用的地址（例如malloc返回的地址）与物理地址不同。操作系统有一些机制可以在它们之间建立对应关系。

操作系统必须永远不会在物理地址0 处映射任何常规进程，并且如果进程尝试访问该地址，该地址将始终无效。为了自己的利益，操作系统本身可以根据需要访问地址0的内存。

Answer 2

是的，有点儿。从技术上讲，你可以存储零地址，但Windows不允许 - 你得到访问冲突，Linux不允许 - 你得到分段错误。这样做有助于具有指定的特殊值，该特殊值意味着“空指针 - 明确指向任何活动对象的指针”。也许存在直接允许在地址零处存储数据的系统，但是仍然需要一些特殊值来表示“空指针”。

Answer 3

在大多数系统中，物理地址0已经有了一些东西。一些旧的处理器只是在它们复位后才开始执行。其他人可能期望在那里有一个向量表（用于复位和中断的地址）。通常会将ROM映射到那里以包含处理器期望的这些特殊事物，因此在那里获得指针是没有意义的。

使用虚拟内存，您的应用及其所有分配都存在于映射到物理内存的虚拟内存空间中。我的猜测是程序映射到虚拟地址0，所以你仍然不会期望malloc返回0.这是我的一个猜测，因为我不是非常熟悉虚拟内存的细节布局。

顺便说一句，我经常认为处理器在从没有页面错误的NULL指针读取时应返回零。即使没有数据，这也可以允许推测预取数据。