一文搞懂 NULL 和 nullptr 的区别C/C++面试必备

Posted 2021-07-21 Linux猿

作者：Linux猿

 CSDN博客专家，C/C++、面试、刷题、算法尽管咨询我，关注我，有问题私聊！

 大家可能对 NULL 和 nullptr 都有了解，NULL属于 C 语言中的宏，后来 C++11 引入了 nullptr 关键字，都用来表示空指针。

那问题来了，为什么 C++11 要引入 nullptr 呢？

那必定是 NULL 在某些方面存在某些不足，所以引入了nullptr，下面我们来看一下！

本文使用的环境：

系统环境：Ubuntu 20.04 

开发工具：Visual Studio Code 1.57.1

在 C 语言中，NULL是一个宏，被定义为空指针，定义形式如下所示：

#define NULL ((void *)0)

 我们来看一个 C++ 中使用 NULL 的例子，代码如下所示：

#include <iostream>
using namespace std;

void func(int x) {
    cout<<"void func(int x)"<<endl;
}

void func(char *y) {
    cout<<"void func(int *y)"<<endl;
}

int main()
{
    func(NULL);
    return 0;
}

编译结果为：

linuxy@linuxy:~/dirNULL$ g++ main.cpp -o main
main.cpp: In function ‘int main()’:
main.cpp:14:14: error: call of overloaded ‘func(NULL)’ is ambiguous
   14 |     func(NULL);
      |              ^
main.cpp:4:6: note: candidate: ‘void func(int)’
    4 | void func(int x) {
      |      ^~~~
main.cpp:8:6: note: candidate: ‘void func(char*)’
    8 | void func(char *y) {
      |      ^~~~
linuxy@linuxy:~/dirNULL$

从编译结果来看，显示程序有二义性，程序提示 func(NULL) 有两个可选项。

先解释下上面的 C++ 程序：程序中重载了函数 func，可根据参数不同分别进行调用。但是存在一个问题，C语言是有隐式类型转换的，所以 NULL（这里实际上是 (void *)0 ） 可以隐式转换到 int 或 char * 。这就让程序很为难了，程序不知道选择调用哪个函数。而在 C 语言中，并不支持函数重载，故在纯 C 语言中不会有上面这个问题。

下面我们来修改一下上面的程序，将 NULL 替换为 nullptr，修改后如下所示：

#include <iostream>
using namespace std;

void func(int x) {
    cout<<"void func(int x)"<<endl;
}

void func(char *y) {
    cout<<"void func(int *y)"<<endl;
}

int main()
{
    func(nullptr);
    return 0;
}

输出结果为：

linuxy@linuxy:~/dirNULL$ g++ main.cpp -o main
linuxy@linuxy:~/dirNULL$ ./main 
void func(int *y)
linuxy@linuxy:~/dirNULL$

编译通过，并且执行成功！

看到这里你应该明白为什么 C++11 引入 nullptr 了吧！

就是因为 NULL 在 C++ 程序中容易引起二义性！

下面来看下 nullptr 的具体内容。

在 stddef.h 文件中，NULL 的定义如下：

/* A null pointer constant.  */

#if defined (_STDDEF_H) || defined (__need_NULL)
#undef NULL		/* in case <stdio.h> has defined it. */
#ifdef __GNUG__
#define NULL __null
#else   /* G++ */
#ifndef __cplusplus
#define NULL ((void *)0)
#else   /* C++ */
#define NULL 0
#endif  /* C++ */
#endif  /* G++ */
#endif	/* NULL not defined and <stddef.h> or need NULL.  */
#undef	__need_NULL

先解释一下上面几个宏的含义：

__GNUG__ ：GNU C++ 编译器对此进行了定义，等同于(__GNUC__ && __cplusplus)；

__null ：它是 g++ 内部定义的，用途与 C++11 中添加的标准 nullptr 基本相同，充当指针，而不是整数；

__cplusplus ：C++ 预处理器宏；

在上文第一个例子中，NULL 使用的是 __null，即：（(void*)0）（不同的编译器可能会有所差别）。但是，建议在想表示指针的地方使用 nullptr。尽量不同 __null，因为它仅在 GNU 编译器下定义，影响可移植性。

另外，NULL 在 C++ 中被定义为 0，也应尽量少用 NULL。

在 stddef.h 中，nullptr 的定义如下：

#if defined(__cplusplus) && __cplusplus >= 201103L
#ifndef _GXX_NULLPTR_T
#define _GXX_NULLPTR_T
  typedef decltype(nullptr) nullptr_t;
#endif
#endif /* C++11.  */

在上面的定义中，nullptr_t 是 decltype(nullptr) 的别名，而 nullptr 是一个空指针常量类型，但并没有实际的类型名称。

总结

在 C++ 中表示指针的地方，使用 nullptr 表示空指针。尽量不使用 NULL 和 __null。

参考文献：

[1] https://stackoverflow.com/questions/1282295/what-exactly-is-nullptr/1283623#1283623

[2] https://stackoverflow.com/questions/20509734/null-vs-nullptr-why-was-it-replaced

[3] https://en.cppreference.com/w/cpp/types/nullptr_t