NULL和nullptr

转自：http://blog.kingsamchen.com/archives/697

0.NULL的前世今生

对于C和C++程序员来说，一定不会对NULL感到陌生。但是C和C++中的NULL却不等价（别惊讶，这是真的）。

NULL表示指针不指向任何对象，但是问题在于，NULL不是关键字，而只是一个宏定义(macro)。

在C中，习惯将NULL定义为void*指针值0：

#define NULL (void*)0

但同时，也允许将NULL定义为整常数0

An integer constant expression with the value 0, or such an expression cast to type void *, is called a null pointer constant.55) If a null pointer constant is converted to a pointer type, the resulting pointer, called a null pointer, is guaranteed to compare unequal to a pointer to any object or function.

在C++中，NULL却被明确定义为整常数0：

#define NULL 0

A null pointer constant is an integral constant expression (5.19) rvalue of integer type that evaluates to zero.

导致不同定义的根本原因是：隐式类型转换(implicit conversion)。

C的定义使得存在void*到0的隐式类型转换，而宏观表现则是，void*指针可以直接赋值给其他的指针类型

int* ptr = 0;

int* pptr = (void*)0; // both are legal in c

但是C++却不支持void*到其他类型的隐式转换，所以上面的代码在C++中并不能全部通过编译。

1.C++的解释

为什么C++在NULL上选择不完全兼容C？原因和C++的重载函数有关。

C++通过搜索匹配参数的机制，试图找到最佳匹配（best-match）的函数，而如果继续支持void*的隐式类型转换，则会带来语义二义性（syntax ambiguous）的问题。

考虑下面两个重载函数：

void foo(int i);

void foo(char* p)

 

foo(NULL); // which is called?

编译器同时找到了两个最佳匹配，以至于连编译器都不知道选择哪个。

为了消除混乱，C++才会将NULL定义为整常数0。

但是，这么做又带来了另一个问题：NULL和整型发生了重叠。

2.C++的选择

为了彻底解决NULL带来的问题，C++0x标准引入了一个新的关键字：nullptr。

nullptr是一个很神奇的关键字，他被定义为std::nullptr_t类型，这是一个泛指针类型（这个术语是我自己加的-.-），支持到其他指针类型的自动转换。并且不支持到除了bool类型以外的整型的转换。

由于nullptr具有类型，且支持到任何兼容的指针类型的转换，所以对于上述重载函数的调用，编译器会很明确的选择第二个函数。

不过，引入新关键字并不代表解决了一切问题。其代价也很明显：向后兼容性/习惯性和编译器的支持程度。

C++0x中保留了原来的NULL，所以旧的代码也可以通过编译。并且为了和C保持最大程度的兼容，在一段时间内，NULL都应该是支持的。

至于程序员对于nullptr的接受程度，那只能另当别论。

对于编译器，Visual Studio 2010已经开始支持C++0x中的大部分特性，自然包括nullptr。而VS2010之前的版本，都不支持此关键字。

Codeblocks10.5附带的G++ 4.4.1不支持nullptr，升级为4.6.1后可支持nullptr（需开启-std=c++0x编译选项）

其余编译器对于nullptr的支持就不是太清楚了。有需要的可自行翻阅Wiki。

考虑到目前的编译环境，用nullptr全面代替NULL不太现实，不过可以在文件头加入说明或使用预编译。