【C++】NULL和nullptr的关联与差别

Dear 丶 2023-07-19 04:57 37阅读 0赞

在写代码的过程中，有时候需要将指针赋值为空指针，以防止野指针。在C中，都是使用NULL来实现的；在C++中，除了NULL之外，还提供了nullptr来进行定义。那么两者之间有什么区别呢，分别适用于什么类型的场景呢？

**本文实例源码github地址**：[https://github.com/yngzMiao/yngzmiao-blogs/tree/master/2020Q1/20200329][https_github.com_yngzMiao_yngzmiao-blogs_tree_master_2020Q1_20200329]。

## NULL在C/C++中的含义 ##

`NULL`是一个宏定义，它的值是一个空指针常量，由实现来进行定义。C语言中常数0和(void\*)0都是空指针常量；C++中常数0是，而(void\*)0 不是。

那问题来了，为什么C中(void\*)0是空指针常量，而C++中不是？

因为**C语言中任何类型的指针都可以(隐式地)转换为void\* 型，反过来也行；而C++中void\* 型不能隐式地转换为别的类型指针**(例如：int\* p = (void\*)0，使用C++编译器编译会报错)。

可以查看到NULL的宏定义内容：NULL在C和C++中的定义不同，**C中NULL为（void \* )0，而C++中NULL为整数0**。

// C语言中NULL定义
    #define NULL (void*)0 //c语言中NULL为void类型的指针，但允许将NULL定义为0
    
    // C++中NULL的定义
    #ifndef NULL
    #ifdef _cpluscplus //用于判定是c++类型还是c类型
    #define NULL 0 //c++中将NULL定义为整数0
    #else
    #define NULL ((void*)0) //C语言中NULL为void类型的指针
    #endif
    #endif

那既然C/C++标准中，常数0都可作为空指针常量，为什么不统一使用0？

**可能觉得由于(void \* )0更能体现指针的意义，而常数0更多的时候是用作整数**。因此，C语言中NULL定义选择了(void\*)0。

因此，如果在C++中如下定义：

int *p = NULL;

实际表示将指针p的值赋为0，而C++中当一个指针的值为0时，认为指针为空指针。

但是，如果单纯这样设计，在使用过程中可能会产生一个问题：

#include <iostream>
    
    void f(int) { 
      std::cout <<"invoke f(int)" << std::endl;
    }
    
    void f(void*) { 
      std::cout << "invoke f(void*)" << std::endl;
    }
    
    int main(int argc, char *argv[]) { 
    	f(0);
      f(NULL);
    
    	return 0;
    }

当实参是NULL的时候，到底表示的是0调用f(int)函数，还是表示指针调用f(void\*)呢？绝大多数编译器都是选择调用f(int)函数，当然也有的编译器直接编译出错。

## nullptr ##

为了避免上面的情况出现，C++11引入了一个新关键字`nullptr`(也有的称之为：空指针常量)，它的类型为`std::nullptr_t`。在C++中，**void \* 不能隐式地转化为任意类型的指针(可以强制转化)，但空指针常数可以隐式地转换为任意类型的指针类型**。

### nullptr与nullptr\_t ###

在`stddef.h`中有如下的描述：

typedef decltype(nullptr) nullptr_t;

1.  nullptr\_t是一种数据类型，而nullptr是该类型的一个实例。通常情况下，也可以通过nullptr\_t类型创建另一个新的实例；
2.  所有定义为nullptr\_t类型的数据都是等价的，行为也是完全一致的；
3.  std::nullptr\_t类型，并不是指针类型，但可以**隐式转换成任意一个指针类型(注意不能转换为非指针类型，强转也不行)**；
4.  nullptr\_t类型的数据不适用于算术运算表达式。但可以用于关系运算表达式(仅能与nullptr\_t类型数据或指针类型数据进行比较，当且仅当关系运算符为==、<=、>=等时)。

### nullptr与NULL的区别 ###

1.  **NULL是一个宏定义，C++中通常将其定义为0，编译器一般优先把它当作一个整型常量**(C标准下定义为(void\*）0)；
2.  nullptr是一个**编译期常量**，其类型为nullptr\_t。它既不是整型类型，也不是指针类型；
3.  **在模板推导中，nullptr被推导为nullptr\_t类型，仍可隐式转为指针。但0或NULL则会被推导为整型类型**；
4.  **要避免在整型和指针间进行函数重载。因为NULL会被匹配到整型形参版本的函数，而不是预期的指针版本**。

### nullptr与(void\*)0的区别 ###

1.  nullptr到任意类型指针的转换是隐式的(尽管nullptr不是指针类型，但仍可当指针使用)；
2.  (void\*)0只是一个强制转换表达式，其返回void\*指针类型，只能经过类型转换到其他指针才能用。

例如：

#include <iostream>
    
    int main(int argc, char *argv[]) { 
      void* px = NULL;
      // int* py = (void*)0; //编译错误，不能隐式将void*转为int*类型
      int* pz = (int*)px;           //void*不能隐式转为int*，必须强制转换！
    
      int* pi = nullptr;            //ok！nullptr可以隐式转为任何其他指针类型
      void* pv = nullptr;           //ok! nullptr可以隐式转为任何其他指针类型
    
    	return 0;
    }

## 总结 ##

**NULL在C语言中是(void \* )0，在C++中却是0。这是因为在C++中void \* 类型是不允许隐式转换成其他指针类型的，所以之前C++中用0来代表空指针。但是，在重载整型和指针的情况下，会出现匹配错误的情况。所以，C++11加入了nullptr，可以保证在任何情况下都代表空指针**。

## 相关阅读 ##

*  [第6课 nullptr\_t和nullptr][6_ nullptr_t_nullptr]
 *  [C/C++杂记：NULL与0的区别、nullptr的来历][C_C_NULL_0_nullptr]

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[https_github.com_yngzMiao_yngzmiao-blogs_tree_master_2020Q1_20200329]: https://github.com/yngzMiao/yngzmiao-blogs/tree/master/2020Q1/20200329
[6_ nullptr_t_nullptr]: https://www.cnblogs.com/5iedu/p/11277428.html
[C_C_NULL_0_nullptr]: https://www.cnblogs.com/malecrab/p/5569707.html
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