C++11 指针空类型 - nullptr

Posted 2021-10-20 Overboom

0. 引言

熟悉C++的童鞋都知道，为了避免“野指针”（即指针在首次使用之前没有进行初始化）的出现，我们声明一个指针后最好马上对其进行初始化操作。如果暂时不明确该指针指向哪个变量，则需要赋予NULL值。除了NULL之外，C++11新标准中又引入了nullptr来声明一个“空指针”，这样，我们就有下面三种方法来获取一个“空指针”：

如下：

int *p1 = NULL; // 需要引入cstdlib头文件
int *p2 = 0;
int *p3 = nullptr;

新标准中建议使用nullptr代替NULL来声明空指针。到这里，大家心里有没有疑问：为什么C++11要引入nullptr？它与NULL相比又有什么不同呢？

1. C/C++中的NULL到底是什么

我们查看一下C和C++的源码，不难发现：
1.NULL在C++中的定义，NULL在C++中被明确定义为整数0：

/* Define NULL pointer value */
#ifndef NULL
    #ifdef __cplusplus
        #define NULL    0
    #else  /* __cplusplus */
        #define NULL    ((void *)0)
    #endif  /* __cplusplus */
#endif  /* NULL */

2.NULL在C中的定义.在C中，NULL通常被定义为如下：

#define NULL    ((void *)0)

也就是说NULL实质上是一个void *指针。

1.1 C++的NULL为什么不兼容C的NULL

我们从一开始学习C++的时候就被告诫C++是兼容C的，为什么对于NULLC++却不完全兼容C呢？

简单地说，C++之所以做出这样的选择，根本原因和C++的函数重载机制有关。考虑下面这段代码：

void Func(char *);
void Func(int *);

int main()
{
    Func(NULL);
}

如果C++让NULL也支持void *的隐式类型转换，这样编译器就不知道应该调用哪一个函数。

2. 为什么要引入nullptr

C++ 中将 NULL 定义为字面常量 0，并不能保证在所有场景下都能很好的工作，比如，函数重载时，NULL 和 0 无法区分：

void Func(char *);
void Func(int *);

int main()
{
    Func(NULL);
}

由于我们经常使用NULL表示空指针，所以从程序员的角度来看，Func（NULL）应该调用的是Func（char *）但实际上NULL的值是0，所以调用了Func（int）。nullptr关键字真是为了解决这个问题而引入的。

另外我们还有注意到NULL只是一个宏定义，而nullptr是一个C++关键字。

3. nullptr使用

nullptr关键字用于标识空指针，是std::nullptr_t类型的（constexpr）变量。它可以转换成任何指针类型和bool布尔类型（主要是为了兼容普通指针可以作为条件判断语句的写法），但是不能被转换为整数。

char *p1 = nullptr;     // 正确
int  *p2 = nullptr;     // 正确
bool b = nullptr;       // 正确. if(b)判断为false
int a = nullptr;        // error