指针空值类型 - nullptr

苏丙榅2021-03-112023-04-06

配套视频课程已更新完毕，大家可通过以下两种方式观看视频讲解：

在C++程序开发中，为了提高程序的健壮性，一般会在定义指针的同时完成初始化操作，或者在指针的指向尚未明确的情况下，都会给指针初始化为NULL，避免产生野指针（没有明确指向的指针，操作也这种指针极可能导致程序发生异常）。C++98/03 标准中，将一个指针初始化为空指针的方式有 2 种：

1 2	char ptr = 0; char ptr = NULL;

在底层源码中NULL这个宏是这样定义的:

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

也就是说如果源码是C++程序NULL就是0，如果是C程序NULL表示(void*)0。那么为什么要这样做呢？是由于 C++ 中，void * 类型无法隐式转换为其他类型的指针，此时使用 0 代替 ((void *)0)，用于解决空指针的问题。这个0（0x0000 0000）表示的就是虚拟地址空间中的0地址，这块地址是只读的。

虚拟地址空间结构图

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：

#include <iostream>
using namespace std;

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

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

int main()
{
    func(NULL);   // 想要调用重载函数 void func(char *p)
    func(250);    // 想要调用重载函数 void func(int p)

    return 0;
}

测试代码打印的结果为：

1 2	void func(int p) void func(int p)

通过打印的结果可以看到，虽然调用func(NULL);最终链接到的还是void func(int p)和预期是不一样的，其实这个原因前边已经说的很明白了，在C++中NULL和0是等价的。

出于兼容性的考虑，C++11 标准并没有对 NULL 的宏定义做任何修改，而是另其炉灶，引入了一个新的关键字nullptr。nullptr 专用于初始化空类型指针，不同类型的指针变量都可以使用 nullptr 来初始化：

1
2
3

int*    ptr1 = nullptr;
char*   ptr2 = nullptr;
double* ptr3 = nullptr;

对应上面的代码编译器会分别将 nullptr 隐式转换成 int*、char* 以及 double* 指针类型。

使用nullptr可以很完美的解决上边提到的函数重载问题:

#include <iostream>
using namespace std;

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

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

int main()
{
    func(nullptr);
    func(250);
    return 0;
}