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C++11中的指针空值nullptr

2024-07-03 10:03:01   222人阅读

时间：2014.05.07

地点：基地

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一、为什么要有指针空值nullptr

  在良好的编码习惯中，声明一个指针并对其进行初始化非常重要，未初始化的悬挂指针常导致一些难以调试的错误。往常，我们常这样初始化指针变量：

int* my_ptr1=0;
int* my_ptr2=NULL;
但我们知道，NULL其实是一个宏定义，字面常量为0，即上述两种方式本质上是一样的。于是，这样就有了一些麻烦，比如函数重载时，我们定义了如下两个版本的函数：

#include<iostream>
using namespace std;
void f(char* c)
{
	cout << "invoke f(char* c)" << endl;
}
void f(int i)
{
	cout << "invoke f(int)" << endl;
}
int main()
{
	f(0);
	f(NULL);
	f((char*)0);
	f(nullptr);
	return EXIT_SUCCESS;
}

结果如下：

可见，f(NULL)并没有调用想要的指针版本，而是调用了f(int)版本，这是因为NULL被定义为0，编译器总是优先把0视为一个整型常量造成的。0在C++98中是有二义性的，编译器首先解释它是一个整型常量，其次是一个无类型指针(void*)。

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二、问题的解决

  C++11中，首先为了兼容性考虑并没消除0的二义性，但给出了一种新的方案，使用指针空值nullptr去初始化指针。指针空值的类型被命名为nullptr_t。它是这么来的：

typedef decltype(nullptr) nullptr_t;
充分利用了decltype 。即nullptr也是有类型的。且仅可以被隐式转化为指针类型。于是f(nullptr)会调用f(char*)版本。这样用户也就能表达自己的意图了。

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三、类型nullptr_t

 上面我们已经知道nullptr的类型为nullptr_t，我们再看看这种类型有什么特点

1.nullptr_t是一种内置数据内型

2.nullptr_t类型 数据可以隐式转换为任意一种指针类型，但无论你想什么方式都不能转换为非指针类型。

3.nullptr_t类型数据不可用于算术运算

4.nullptr_t类型数据可以用于同类型数据之间进行关系运算。

所以诸如：

if(nullptr);
if(nullptr==0);
是不能编译通过的。

值得注意的是nullptr_t看起来像个指针类型，但其实不是的，它就是nullptr_t这样一种类型，比如在模板中就不能当做是一种指针类型传递给模板参数了，模板是推导不出它的具体类型的，必须显式转换：

template<typename T>void g(T* T){}
......
g(nullptr);   //编译错误
g((float*)nullptr);  //可推导出T为float

另外

sizeof(nullptr_t)==sizeof(void*)
即nullptr)_t所占的内存空间大小和void*相同，但他们两者的内涵是不一样的。nullptr是一个编译时期的常量，能为编译器识别。而(void*)0只是一个强制转换表达式，返回一个void* 指针类型的数据而已。而且nullptr到任何指针的转换都是隐式的。而且我们不要对nullptr进行去地址操作，因为它是一个右值常量，取nullptr的地址通常也没有意义。


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