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{{Dieser Artikel|behandelt den Begriff des ''Nullwerts'' aus der EDV; zu weiteren Bedeutungen von ''Null'' siehe [[0]].}}
{{Weiterleitungshinweis|NULL|Zu weiteren Bedeutungen siehe [[Null (Begriffsklärung)]]}}
Als '''Nullwert''' (kurz '''NULL''', '''NIL''' oder '''()''') bezeichnet man in der [[Informatik]] einen Zustand, der das Fehlen eines Wertes anzeigen soll. Nach [[Edgar F. Codd]] unterscheidet man zwei Arten von <code>NULL</code>: einerseits die Nicht-Existenz einer Eigenschaft („''property inapplicable''“, z. B. Geschmack einer Strecke) und andererseits das Fehlen des Wertes einer existierenden Eigenschaft („''value at present unknown''“, z. B. Länge einer noch nicht gemessenen Strecke).<ref>E. F. Codd: [http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1.84.9469&rep=rep1&type=pdf ''Extending the Database Relational Model to Capture More Meaning''] 1979, Abschnitt 2.3. S. 7</ref> Ein Nullwert steht zwar für die Abwesenheit eines Wertes, ist aber selbst ein Wert, der gespeichert, gelesen und verglichen werden kann.

Der Nullwert ist verschieden von der Zahl <code>0</code>, da diese eine gegebene Quantität repräsentiert.
Sprachlich wird gelegentlich der Nullwert von der algebraischen Zahl 0 durch die Aussprache unterschieden, indem (wie im [[Englische Sprache|Englischen]]) [{{IPA|'nʌl}}] gesprochen wird, um Missverständnisse zu vermeiden.

== Beispiel 1 ==
Folgendes Beispiel verdeutlicht die Bedeutung von <code>NULL</code> in [[Datenbank]]en und Programmen: In einer Datentabelle sollen Ärzte je eine Diagnose pro Patient eintragen, nachdem sie diesen untersucht haben. Was bedeutet es nun, wenn in dieser Tabelle zu einem Patienten keine Diagnose eingetragen ist? Ist er gesund oder einfach noch nicht untersucht?

In Papierlisten ist es deshalb üblich, leere Felder durchzustreichen, um zu verdeutlichen, dass das Feld bewusst bearbeitet wurde und es tatsächlich leer sein soll. In Datenbanken haben Felder, die noch nicht bearbeitet wurden (oder die aus anderen Gründen keinen Wert enthalten), den Wert <code>NULL</code>. Sobald man gezielt einen Wert einträgt, verschwindet <code>NULL</code>, und der eingetragene Wert – der auch leer (keine Diagnose, also gesund) sein kann – wird gespeichert.

== Beispiel 2 ==
Man denke sich, in einer Datenbank oder einer langen Liste sollen die Telefonnummern von Studenten gespeichert werden. Man definiert also, dass eine Spalte der Tabelle nur Zahlen enthalten darf. Trifft man nun auf einen Studenten, der kein Telefon besitzt, so würde man anstelle der Telefonnummer in sein Telefonnummernfeld wahrscheinlich einen Strich, das Zeichen [[N/A|„n/a“]] oder ein Fragezeichen setzen. All diese Zeichen sollen bedeuten: Wert nicht bekannt oder nicht vorhanden. Genau das erledigt bei elektronischer Speicherung der Nullwert.

== Darstellung im Computer ==
Möchte man in einer Computerliste solch einen „Strich“ setzen, braucht dieser eine digitale Darstellungsform. Es gibt hier zwei Herangehensweisen:

=== Gleichsetzung vereinbarter gültiger Werte mit Undefiniertheit ===
Hierbei erwählt man einen formal gültigen Wert des Feldes willkürlich als Nullwert. Welcher der Nullwert ist, wird entweder aus dem Kontext ersichtlich oder muss explizit dokumentiert werden.

Sind in einer Tabelle Zitate von Aposteln angegeben, so könnte man in die letzte Spalte Zahlenwerte von 1 bis 12 schreiben, die angeben, welcher der Apostel Jesu hier zitiert wird. Ist es unbekannt, könnte man nun den Wert 13 oder −1 eintragen und damit meinen, dass nicht bekannt ist, welcher es war oder ob es überhaupt ein Jünger Jesu war, oder dass mit Sicherheit kein Jünger Jesu zitiert wird.

Der Vorteil dieser Methode ist, dass man dabei grundsätzlich Speicherplatz spart. Der Nachteil ist, dass ein ursprünglich als Nullwert definierter Wert in Konflikt mit einem tatsächlichen Wert kommen kann. Denke man bei obiger Liste an einen Nullwert 13, so könnte es durchaus passieren, dass eines Tages der Apostel Paulus zitiert und ihm die Zahl 13 zugewiesen wird, die dann vielleicht ungewollt und unbemerkt mit einem Zitat Goethes im Konflikt stünde.

Dieses Problem ist in der Vergangenheit wiederholt aufgetreten, unter anderem als [[Jahr-2000-Problem]].

=== Nullwert als grundverschiedener Wert ===
Um obiges Problem zu vermeiden, kann man den Nullwert unmissverständlich von den gültigen Werten trennen, indem man ein besonderes Zeichen einführt, das in allen Kontexten immer nur ein Nullwert ist.

Eine technische Umsetzung bietet sich bei Programmiersprachen an, die Variablen vom Typ [[Zeiger (Informatik)|Zeiger]] kennen, also als ''Verweis'' auf den eigentlichen Wert. Nun kann man eine bestimmte Stelle im [[Arbeitsspeicher]] bestimmen, die als Nullwert – und nur als Nullwert – verstanden wird. Unter den vielen Möglichkeiten einer Verabredung bietet sich die Verabredung auf Null deshalb in besonderer Weise an, weil eine [[Dereferenzierung]] eines auf die Adresse 0 zeigenden Zeigers auf den meisten Betriebssystem-Maschinen-Kombinationen zum [[Absturz (Computer)|Crash]] führt. Enthält die obige Tabellenspalte normalerweise nur ''Zeiger'' auf Telefonnummern, dann liegt es nahe, dem Nullzeiger die Bedeutung zu geben, dass sich an dieser Stelle die ''leere'' Telefonnummer befindet.

In der Programmiersprache [[C (Programmiersprache)|C]] existiert für diesen Zweck der sogenannte Nullzeiger (engl. ''null pointer''). Im Programmtext kann eine Nullzeiger-Konstante (''null pointer constant'') durch eine (beliebige) ''integer constant expression'' (ein konstanter ganzzahliger Ausdruck, der gewissen Bedingungen genügen muss) mit Wert 0‚ optional mit einem Cast nach <code>void*</code> versehen, ausgedrückt werden ([[ISO/IEC 9899:1999]] 6.3.2.3 Abs. 3). Die [[C-Standard-Bibliothek]] stellt ein Makro <code>NULL</code> zur Verfügung, welches zu einem solchen Ausdruck expandiert.<ref>Kernighan/Ritchie: [[Programmieren in C]] (Zweite Ausgabe) 1990, S. 99</ref>

In [[C++]] kann eine Nullzeiger-Konstante keinen [[Typumwandlung|Cast]] nach <code>void*</code> enthalten (ISO/IEC 14882:1998 4.10 Abs. 1); dies gilt in C++ infolgedessen auch für das Standard-Makro <code>NULL</code>, welches daher in C++ meist nur zum [[Integer (Datentyp)|Integer]]-Wert <code>0</code> expandiert. Da dies zu anderen Problemen führt – so ist diese Konstante vom Typ <code>[[Integer (Datentyp)|int]]</code> und kein Zeigertyp –, wurde in [[C++11]] ein neues Schlüsselwort für die Nullzeigerkonstante eingeführt: <code>nullptr</code>. Diese Konstante ist von einem eigenen Datentyp (<code>std::nullptr_t</code>), der in einen beliebigen Zeigertyp (Daten-, Funktionszeiger), nicht jedoch in einen Ganzzahlausdruck konvertiert werden kann.

In [[C-Sharp|C#]] ist <code>null</code> der Standardwert für Referenz-Typen wie [[Objekt (Programmierung)|Object]], [[Zeichenkette|String]] oder [[Liste (Datenstruktur)|List]]. Es ist daher bei der Verwendung dieser Typen von Wichtigkeit, diese vor der Verwendung zu initialisieren, beziehungsweise vor der Verwendung zu prüfen, ob die Variable derzeit den Wert <code>null</code> besitzt.<ref>[http://msdn.microsoft.com/en-us/library/edakx9da.aspx MSDN <code>null</code> (C# Reference)] (englisch), abgerufen am 6. Mai 2011</ref> Simple Typen wie <code>int</code> können hingegen nicht mit <code>null</code> belegt werden und müssen daher mit einem echten Wert wie 0 belegt werden. Seit C# 2.0 gibt es jedoch auch die Möglichkeit der Verwendung von sogenannten ''Nullable''-Typen, die es erlauben, auch simple Typen wie <code>int</code> oder <code>[[Boolean|bool]]</code> mit <code>null</code> zu belegen.<ref>[http://msdn.microsoft.com/en-us/library/1t3y8s4s.aspx MSDN Nullable Types (C# Programming Guide)] (englisch), abgerufen am 6. Mai 2011</ref>

Andere Programmiersprachen, etwa [[Java (Programmiersprache)|Java]], stellen ein dediziertes [[Schlüsselwort (Programmierung)|Schlüsselwort]] für den Nullwert zur Verfügung. In manchen dynamisch [[Typisierung (Informatik)|typisierten]] Sprachen wie [[Smalltalk (Programmiersprache)|Smalltalk]] gibt es ein spezielles vordefiniertes Null-Objekt, das die Funktion eines [[Kanonischer Name|kanonischen]] Nullwertes übernimmt.

== NULL in SQL-Datenbanken ==
=== Einordnung und Behandlung entsprechend der Datenbanklogik ===
[[Relationale Datenbank]]systeme setzen eine [[dreiwertige Logik]] ein, die in der Abfrage- und Aktualisierungssprache [[SQL]] realisiert wird: Dort gilt ''Unknown'' als dritter Wahrheitswert neben [[Aussagenlogik|False]] und [[Aussagenlogik|True]]. Die üblichen logischen Verknüpfungen ''[[Konjunktion (Logik)|Und]]'' (Konjunktion) und ''[[Disjunktion|Oder]]'' (Disjunktion) werden angepasst, indem man False = 0, True = 1 und Unknown = ½ setzt. Dann gilt zwischen zwei Wahrheitswerten a, b: <math>a \operatorname{UND} b = \min(a, b)</math> sowie <math>a \operatorname{ODER} b = \max(a, b)</math>.

In SQL ist <code>NULL</code> ''kein'' Wert, da die grundlegende Eigenschaft von Werten – nämlich sie mit anderen Werten des gleichen [[Datentyp]]s vergleichen zu können – nicht das gewünschte Ergebnis liefert. Beispielsweise ergibt das Prädikat <code>Spalte = NULL</code> immer ''unknown'', auch wenn ein Wert in der Spalte <code>NULL</code> ist. Stattdessen müssen die Prädikate <code>IS NULL</code> und <code>IS NOT NULL</code> verwendet werden, um einen Wert auf <code>NULL</code> zu testen.

Einerseits spricht man von der sogenannten ''Don’t-know-Unbestimmtheit'' und meint damit die bereits beschriebene Unkenntnis des Wertes; andererseits gibt es die sogenannte ''[[Don’t-Care]]-Unbestimmtheit'', die in Datenbanken auftritt, wenn ein Datensatz einen bestimmten Wert ganz einfach nicht benötigt. Ein leicht einsehbares Beispiel ist der Fall einer Dokumentendatenbank, in der eine Tabelle mit verschiedenen multimedialen Dokumenten verwaltet wird – zum Beispiel ''Bücher'' und ''CDs''. Die Tabelle kann neben allgemeinen Angaben wie ''Name'', ''Thema'', ''Regalstandort'' auch medienspezifische Spalten wie ''[[Internationale Standardbuchnummer|ISBN]]'' oder ''Interpreten'' haben. In diesem Fall hätten alle Einträge über CDs in der Spalte ''ISBN'' <code>NULL</code> als Wert, da in der Regel nur Bücher eine ISBN haben. Dementsprechend hätten die meisten Bücher (Ausnahme: Hörbücher) in der Spalte ''Interpret'' eine <code>NULL</code> stehen, da Bücher eher von Autoren als von Interpreten erstellt werden.

Die gängige Lehrmeinung besagt jedoch, dass das Auftreten von ''Don’t-care-Unbestimmtheiten'' auf Fehler im Entwurf der Datenbank hinweist. Kurzum sollte die Datenbank von vornherein so geplant sein und implementiert werden, dass ''Don’t-care-NULLen'' nie auftreten.

[[Christopher J. Date]] und [[Hugh Darwen]] weisen im [[The Third Manifesto]] auf die Problematik von <code>NULL</code> in relationalen Datenbanksystemen hin und kritisieren, dass der <code>NULL</code>-Wert in selbigen nicht eindeutig ist, da er entweder auf Unbekanntheit oder Nichtexistenz hinweisen kann. Sie erläutern im ''Third Manifesto'', wie man eine relationale Datenbank ohne die Verwendung von <code>NULL</code> strukturieren kann, indem man Werte, die <code>NULL</code> enthalten können, in eigene Beziehungstabellen normalisiert.<ref>[http://www.thethirdmanifesto.com The Third Manifesto - Date & Darwen] (englisch), abgerufen am 6. Mai 2011</ref>

=== Not Null ===
Das aus der Datenbanksprache SQL entlehnte Sprachkonstrukt ''not null'' (engl. für auf jeden Fall ein Wert) beschreibt die Anforderung, dass <code>NULL</code> in einem ausgezeichneten Zusammenhang unzulässig ist. In SQL ist <code>NOT NULL</code> ein sehr gebräuchlicher [[Constraint]], also eine Integritätsbedingung, deren Einhaltung von der Software grundsätzlich erzwungen wird.

So wird in der Beschreibung von Bedienoberflächen durch den Hinweis <code>not null</code> darauf hingewiesen, dass ein Datenfeld in der Ausgabe grundsätzlich befüllt und/oder beim Erfassen grundsätzlich nicht leer gelassen werden darf. Im Regelfall wird die Bedeutung von ''nicht leer'' in letzterem Fall etwas großzügiger ausgelegt, dass in jedem Fall ein zulässiger Wert eingetragen werden muss, was beispielsweise Leerzeichen-Folgen ausschließen kann.

== Verschiedene Repräsentationen des Nullwertes ==
=== NIL ===
Einige Programmiersprachen (beispielsweise [[Pascal (Programmiersprache)|Pascal]], [[Lisp]], [[Smalltalk (Programmiersprache)|Smalltalk]], [[Ruby (Programmiersprache)|Ruby]], [[Objective-C]], [[Lua]], [[Scala (Programmiersprache)|Scala]], [[Go (Programmiersprache)|Go]]) verwenden die Bezeichnung <code>nil</code> anstatt <code>Null</code> oder <code>null</code>. ''Nil'' ist eine Kontraktion aus dem [[latein]]ischen ''nihil'', was ''nichts'' bedeutet. In der [[englisch]]en Sprache ist es ein Synonym für ''null''. Vielfach wird im deutschsprachigen Raum angenommen, ''nil'' stehe für englisch <code>not in list</code>, also ''nicht in der Liste''. Dies habe historische Gründe, es entstamme der Programmiersprache Lisp, die als einzige Datenstruktur den in Blattrichtung verketteten [[Binärbaum]] kennt, der aber gewöhnlich nur zur Darstellung [[Liste (Datenstruktur)|einfach verketteter Listen]] genutzt wird. Als Nullwert wurde <code>nil</code> zwar zuerst nur in Lisp genutzt mit Bedeutung einer leeren Liste, jedoch ist dies nicht auf ''not in list'' zurückzuführen.

=== None ===
Weiterhin ist teilweise die Bezeichnung ''None'' für einen Nullwert gebräuchlich, wie z. B. in der Programmiersprache [[Python (Programmiersprache)|Python]].

=== Nothing ===
Nothing stellt in der Programmiersprache [[Visual Basic]] eine nicht initialisierte oder auf <code>Nothing</code> gesetze Variable für die Instanz einer [[Klasse (Objektorientierung)|Klasse]] dar.
Prüfung auf <code>Null</code> oder <code>Nothing</code> erfolgen mit:
<code>If IsNull(var_Myvar) Then ...</code>
<code>If obj_MyClass Is Nothing Then ...</code>

=== null / NULL / nullptr ===
In Java werden Objekte nur über Referenzen angesprochen. Einer Objektreferenz, die ''kein Objekt'' referenziert, wird der Wert <code>null</code> zugewiesen. Dies entspricht in etwa der Verwendung des [[Nullzeiger]]s in C und C++, welcher durch das Makro <code>NULL</code> oder – seit C++11 – durch das Schlüsselwort <code>nullptr</code> repräsentiert wird.

=== NaN ===
Nach der Norm [[IEEE 754]] wird für [[Gleitkommazahl]]en mit undefinierten oder nicht darstellbaren Werten die Bezeichnung [[NaN]] (engl. ''not a number'') verwendet. NaN sind reservierte Bitmuster, die verschieden sind von jedem erlaubten Wert. NaN ist beispielsweise Ergebnis der [[Division (Mathematik)|Division]] „0 durch 0“.

=== Sentinel oder Wächterwert ===
{{Hauptartikel|Sentinel (Programmierung)}}
Ein Sentinel kann (wie ein {{nowrap|<code>NULL</code>-Zeiger}}) als „echter Wert“ nicht vorkommen. In Suchschleifen wird er mit dem Suchargument beschickt, so dass die Programmlogik in jedem Fall auf ein Ergebnis »gefunden« läuft. Eine Abfrage auf das Ende der Liste ist damit gleichzeitig getätigt. Nach der Schleife wird untersucht, auf welche Weise sie beendet wurde; und wenn dies über den Sentinel geschah, wird das Gesamtergebnis auf »nicht gefunden« abgeändert.

== Abgrenzung ==
Ein Nullwert kann nicht mit der Zahl [[Null]] identifiziert werden, da ein Nullwert nicht als Zahl zu verstehen ist. Ein Nullwert ist ebenso von der [[leere Menge|leeren Menge]] zu unterscheiden, da er nicht als [[Menge (Mathematik)|Menge]] zu verstehen ist.

=== Nullzeichen ===
{{Hauptartikel|Nullzeichen}}
Viele [[Zeichensatz|Zeichensätze]] haben an der Code-Position 0 ein Steuerzeichen. Es wird normalerweise mit ''NUL'' abgekürzt.

=== Nullgerät ===
{{Hauptartikel|Nullgerät}}
Viele Betriebssysteme definieren ein virtuelles Ausgabegerät, das die aufgenommenen Daten einfach verwirft. Unter Windows ist dies etwa <code>NUL</code>, unter Unix <code>[[/dev/null]]</code>, unter AmigaOS <code>NIL:</code>. So kann beispielsweise eine unerwünschte Ausgabe eines Befehls unterdrückt werden.

== Siehe auch ==
* [[Nichts]]
* [[Null]]
* [[Datentyp]]
* [[Zeiger (Informatik)|Zeiger]]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Programmierung]]

Nullwert - Versionsgeschichte

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