對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的C ++和那些了解現(xiàn)代C ++編程語(yǔ)言的人來(lái)說(shuō)，C ++中的nullptr到底是什么，這將是非常簡(jiǎn)單的問(wèn)題。但是nullptr不僅是C ++中的編程語(yǔ)言，而且為了解釋這一點(diǎn)，我們先了解一下NULL的問(wèn)題，然后我們將深入研究nullptr的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)以及nullptr的一些用例。為什么我們需要nullptr？區(qū)分整數(shù)0（零）（即NULL）和類(lèi)型指針的實(shí)際null。

nullptr與NULL

NULL為0(零)，即將C樣式類(lèi)型轉(zhuǎn)換為void *的整數(shù)常數(shù)為零，而nullptr是nullptr_t類(lèi)型的prvalue，該值是整數(shù)常量，其值為零。

對(duì)于那些相信NULL相同的人，即C和C ++中的(void *)0。想澄清的是，不是：

NULL-cppreference.com (C)

NULL-cppreference.com (C ++)

C ++要求將宏NULL定義為值為0的整數(shù)常量表達(dá)式。因此與C語(yǔ)言不同，在C ++標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中不能將NULL定義為(void *)0。

NULL問(wèn)題

　　1.隱式轉(zhuǎn)換

char *str = NULL; // Implicit conversion from void * to char *

int i = NULL; // OK, but `i` is not pointer type

　　2.函數(shù)調(diào)用歧義

void func(int) {}

void func(int*){}

void func(bool){}

func(NULL); // Which one to call?

編譯會(huì)產(chǎn)生以下錯(cuò)誤：

error: call to 'func' is ambiguous

func(NULL);

^~~~

note: candidate function void func(bool){}

^

note: candidate function void func(int*){}

^

note: candidate function void func(int){}

^

1error generated.

compiler exit status 1

3.構(gòu)造函數(shù)重載

struct String

{

String(uint32_t) { /* size of string */ }

String(const char*) { /* string */ }

};

String s1( NULL );

String s2( 5 );

在這種情況下，需要顯式轉(zhuǎn)換(即String s((char *)0))。

　　簡(jiǎn)單的nullptr的實(shí)現(xiàn)

nullptr是“ 返回類(lèi)型解析器” 慣用語(yǔ)的一個(gè)細(xì)微示例， 可以根據(jù)要為其分配實(shí)例的類(lèi)型自動(dòng)推斷出正確類(lèi)型的空指針。

考慮以下最簡(jiǎn)單且不復(fù)雜的nullptr實(shí)現(xiàn)：

struct nullptr_t

{

void operator&() const = delete; // Can't take address of nullptr

template

inline operator T*() const { return 0; }

template

inline operator T C::*() const { return 0; }

};

nullptr_t nullptr;

如果上面的代碼對(duì)您來(lái)說(shuō)似乎很奇怪和怪異（盡管應(yīng)該不會(huì)），那么我建議您閱讀我之前有關(guān)高級(jí)C ++概念的文章。這里的魔術(shù)只是模板化轉(zhuǎn)換運(yùn)算符。

如果您有更權(quán)威的資料，那么這里是LLVM header中nullptr的具體實(shí)現(xiàn)。

nullptr的用例

struct C { void func(); };

int main(void)

{

int *ptr = nullptr; // OK

void (C::*method_ptr)() = nullptr; // OK

nullptr_t n1, n2;

n1 = n2;

//nullptr_t *null = &n1; // Address can't be taken.

}

如上例所示，當(dāng)將nullptr分配給整數(shù)指針時(shí)，將創(chuàng)建模板化轉(zhuǎn)換函數(shù)的int類(lèi)型實(shí)例，方法也是如此。

這樣，通過(guò)利用模板功能，實(shí)際上每次創(chuàng)建新類(lèi)型分配時(shí)，我們實(shí)際上都在創(chuàng)建適當(dāng)類(lèi)型的空指針。

由于nullptr是值為零的整數(shù)文字，因此您無(wú)法使用通過(guò)刪除運(yùn)算符完成的地址。

　　1.函數(shù)使用nullptr調(diào)用清晰度

void func(int) { /* ... */}

void func(int *) { /* ... */}

void func(bool) { /* ... */}

func(nullptr);

現(xiàn)在，func(int *)將被調(diào)用，因?yàn)閚ullptr將隱式推導(dǎo)為int *。

　　2.在nullptr_t上進(jìn)行類(lèi)型轉(zhuǎn)換

將nullptr_t強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為整數(shù)類(lèi)型需要reinterpret_cast，并且具有與(void *)0強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為整數(shù)類(lèi)型相同的語(yǔ)義。

只要目標(biāo)類(lèi)型足夠大，就將nullptr_t強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為整數(shù)類(lèi)型。考慮一下：

// int ptr_not_ok = reinterpret_cast(nullptr); // Not OK

long ptr_ok = reinterpret_cast(nullptr); // OK

reinterpret_cast無(wú)法將nullptr_t轉(zhuǎn)換為任何指針類(lèi)型。請(qǐng)改用static_cast。

void func(int*) { /*...*/ }

void func(double*) { /*...*/ }

func(nullptr); // compilation error, ambiguous call!

// func(reinterpret_cast(nullptr)); // error: invalid cast from type 'std::nullptr_t' to type 'int*'

func(static_cast(nullptr)); // OK

nullptr可以隱式轉(zhuǎn)換為任何指針類(lèi)型，因此使用static_cast進(jìn)行顯式轉(zhuǎn)換僅有效。

　　3.nullptr_t可比

int *ptr = nullptr;

if (ptr == 0); // OK

if (ptr <= nullptr); // OK

int a = 0;

if (a == nullptr); // error: invalid operands of types 'int' and 'std::nullptr_t' to binary 'operator=='

來(lái)自 Wikipedia：-…空指針常量：nullptr。它的類(lèi)型為nullptr_t，它可以隱式轉(zhuǎn)換，并且可以與任何指針類(lèi)型或指針到成員類(lèi)型進(jìn)行比較。

-除了布爾值，它不能隱式轉(zhuǎn)換或與整數(shù)類(lèi)型媲美。

const int a = 0;

if (a == nullptr); // OK

const int b = 5;

if (b == nullptr); // error: invalid operands of types 'const int' and 'std::nullptr_t' to binary 'operator=='

　　4.模板參數(shù)的類(lèi)型為std :: nullptr_t

template

void ptr_func(T *t) {}

ptr_func(nullptr); // Can not deduce T

如前所述，Return Type Resolver需要一個(gè)受讓人來(lái)推斷類(lèi)型。

template

void val_func(T t) {}

val_func(nullptr); // deduces T = nullptr_t

val_func((int*)nullptr); // deduces T = int*, prefer static_cast though

　　5.從nullptr_t轉(zhuǎn)換為bool

從cppreference中：

-在直接初始化的上下文中 ，可以從std :: nullptr_t類(lèi)型的prvalue初始化bool對(duì)象 ，包括nullptr。結(jié)果值為false。但是，這不被視為隱式轉(zhuǎn)換。

轉(zhuǎn)換僅允許直接初始化，而不允許復(fù)制初始化，其中包括按值將參數(shù)傳遞給函數(shù)的情況。例如：

bool b1 = nullptr; // Not OK

bool b2 {nullptr}; // OK

void func(bool){}

func(nullptr); // Not OK, need to do func(static_cast(nullptr));

6.雜項(xiàng)

typeid(nullptr); // OK

throw nullptr; // OK

char *ptr = expr ? nullptr : nullptr; // OK

// char *ptr1 = expr ? 0 : nullptr; // Not OK, types are not compatible

static_assert(sizeof(NULL) == sizeof(nullptr_t));

常見(jiàn)問(wèn)題匯總

　　何時(shí)引入nullptr？

C ++ 11

　　nullptr是關(guān)鍵字還是std :: nullptr_t類(lèi)型的實(shí)例？

true和false都是關(guān)鍵字和文字，因?yàn)樗鼈兌加幸粋€(gè)類(lèi)型(bool)。nullptr是類(lèi)型為std :: nullptr_t 的指針文字，它是一個(gè)prvalue，即純 rvalue，您不能使用&來(lái)獲取它的地址更多。

　　使用nullptr有什么優(yōu)勢(shì)？

重載集之間沒(méi)有函數(shù)調(diào)用歧義。

您可以使用nullptr_t進(jìn)行模板專(zhuān)業(yè)化。

代碼將變得更加安全，直觀和富有表現(xiàn)力。如果(ptr == nullptr); 而不是if(ptr == 0);。

　　C ++中的NULL是否等于C ++ 11中的nullpt？

一點(diǎn)也不。以下行甚至無(wú)法編譯：

cout<<

　　可以將nullptr轉(zhuǎn)換為bool嗎？

是，但僅當(dāng)直接初始化時(shí)。即bool is_false {nullptr};。否則需要使用static_cast。

　　如何定義nullptr？

它只是被稱(chēng)為Return Type Resolver的模板化轉(zhuǎn)換運(yùn)算符。

通過(guò)上述介紹，C ++中的nullptr到底是什么相信大家已經(jīng)清楚了吧，如果想了解更多關(guān)于C ++的信息，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注中培偉業(yè)。