【C++11】nullptr关键字

从1972年C语言刚刚诞生以来，常数0就扮演着整数（int）0和空指针（ null pointer ）两种角色。为了避免理解上的二义性，C语言通常使用NULL宏来表示空指针，NULL宏通常被定义为(void *)0或0， 而C++仅仅采用0来表示空指针，这样存在一个问题：比如对于重载函数 fun(char *) 和 fun(int) 的调用来说，若直接用NULL作为参数调用fun(NULL)，我们可能认为NULL作为空指针的表示，应该调用 fun(char *) 函数，然而NULL实际上的值为0，就会调用  fun(int) 。 nullptr 关键字正是为了解决这一问题而产生的。

nullptr 能够转换成任何指针类型（包括成员函数指针和成员变量指针）和bool类型（这是为了兼容普通指针都能使用 if(ptr) 判断是否为空指针的形式），但是不能被转换为整数0。

1. 引入nullptr的原因

引入nullptr的原因，这个要从NULL说起。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。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)。

1.1 NULL在C中的定义

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

1.2 NULL在C++中的定义

在C++中，NULL却被明确定义为整常数0：

 // lmcons.h中定义NULL的源码
 #ifndef NULL
 #ifdef __cplusplus
 #define NULL    0
 #else
 #define NULL    ((void *)0)
 #endif
 #endif

1.3为什么C++在NULL上选择不完全兼容C？

根本原因和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?

2. nullptr的应用场景

2.1 编译器

如果我们的编译器是支持nullptr的话，那么我们应该直接使用nullptr来替代NULL的宏定义。正常使用过程中他们是完全等价的。
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）

2.2 使用方法

0（NULL）和nullptr可以交换使用，如下示例：

 int* p1 = 0;
 int* p2 = nullptr;

 if(p1 == 0) {}
 if(p2 == 0) {}
 if(p1 == nullptr) {}
 if(p2 == nullptr) {}
 if(p1 == p2) {}
 if(p2) {}

不能将nullptr赋值给整形，如下示例：

 int n1 = 0;             // ok
 int n2 = nullptr;       // error

 if(n1 == nullptr) {}    // error
 if(n2 == nullptr) {}    // error
 if(nullprt) {}          // error
 nullptr = 0             // error

上面提到的重载问题，使用nullptr时，将调用char*。

 void foo(int)   {cout << "int" << endl;}
 void foo(char*) {cout << "pointer" << endl;}

 foo(0);       // calls foo(int)
 foo(nullptr); // calls foo(char*)

3. 模拟nullptr的实现

某些编译器不支持c++11的新关键字nullptr，我们也可以模拟实现一个nullptr。

 const
 class nullptr_t_t
 {
 public:
     template<class T>           operator T*() const {return 0;}
     template<class C, class T>  operator T C::*() const { return 0; }
 private:
     void operator& () const;
 } nullptr_t = {};
 #undef NULL
 #define NULL nullptr_t