C++11之空指针-nullptr

Posted 2022-11-29 林夕07

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目录

• 系列文章
• 空指针：从0到NULL再到nullptr历程
• nullptr与nullptr_t
• 总结

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空指针：从0到NULL再到nullptr历程

在C/C++早期对指针初始化时，都是赋予0或者NULL值。但是计算机0地址的内存空间往往是不能被修改的，所以在代码如果直接赋值的话，程序就直接崩溃了。

在库中可以看到C++中NULL是0，C中NULL是(void)0。无论是那种定义都会导致一些意外。

#ifndef NULL
    #ifdef __cplusplus
        #define NULL 0
    #else
        #define NULL ((void *)0)
    #endif
#endif

具体我们来看一个例子，在下面这个代码中，我们重载了f函数，并且尝试通过传入参数NULL调用指针版本的函数，结果恰恰相反。因为NULL会被翻译为0，所以和调用0当作参数的结果是相同的。

#include <iostream>

void f(char* c)

	std::cout << "invoke f(char* c)" << std::endl;


void f(int i)

	std::cout << "invoke f(int i)" << std::endl;


int main()

	f(0);
	f(NULL);
	f((char*)0);

	return 0;

运行结果：

invoke f(int i)
invoke f(int i)
invoke f(char* c)

引起这些问题的本质在于字面常量0具有二义性，在C++98标准中，字面常量0的类型既可以是一个整型，还可以是一个无类型的指针(void*)。如果想将字面常量0当作指针那么就需要C风格的强制类型转换(char*)0。

nullptr与nullptr_t

C++11引入了nullptr和nullptr_t，一般来说nullptr就够了，nullptr_t目前作用不大(俩者等价)，用法非常简单，原本的NULL替换为nullptr即可。

在标准中规定了一些规则：

1. 所有定义为nullptr_t类型的数据都是等价的，行为也是完全一致。
2. nullptr_t类型数据可以隐式转换成任意一个指针类型。
3. nullptr_t类型数据不能转换为非指针类型，即使使用reinterpret_cast<>()的方式。
4. nullptr_t类型数据不适用于算数运算表达式。
5. nullptr_t类型数据可以用于关系运算表达式，但仅能与nullptr_t类型数据或者指针类型数据进行比较。当且仅当关系运算符为==、>=、<=等时返回true。

总结

在C++中nullptr到任何指针的转换都是隐式的，而(void)0则必须经过类型转换后才能使用。而且nullptr是一个编译期的常量，只是一个关键字，能够为编译器所识别。而(void)0只是一个强制类型转换，返回是一个void*指针类型。