【C++11】nullptr关键字使用详解

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C++11新特性使用详解-持续更新
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一、简介

C++11引入了nullptr关键字，它是一种空指针类型，用于表示空指针。

二、引入nullptr原因

C++11之前空指针一般用`NULL宏或者0值表示，为什么还有引入nullptr呢?

1. 消除歧义

NULL宏在不同的编译器环境中可能代表不同的值，容易造成对空指针的理解混乱；另外把0赋给指针，也容易给人造成把整数常量赋给指针的误解。使用nullptr从语言层面解决了上述问题，提高了代码的可读性。

Note
NULL本质上是0，在内存中表示不存在或没有指向任何对象的指针。如果一个指针被初始化为NULL，意味着它目前不指向任何对象或数据。

2. 兼容性问题

不同平台对NULL的定义不同，可能导致移植问题。相比之下，因为nullptr是语言层面的关键字，不会存在平台依赖性问题，从而提高代码的可移植性。

3. 类型安全

nullptr是一个类型安全的空指针，它明确地表示一个空指针，不能转换成任何除void*以外的其他类型。避免了使用NULL时可能出现的类型转换问题。

Note
NULL是一个宏，不是关键字，所以它不会被编译器检查类型。如果将其用于需要指针类型的地方，编译器会将其视为0，而不是一个指针类型。

/*
下面这段代码会运行时会崩溃，原因如下
NULL是一个宏，通常被定义为0或((void*)0)，表示一个空指针。当我们将一个指针变量赋值为NULL时，它表示这个指针变量不指向任何有效的内存地址。
在解引用一个指针时，我们需要将指针所指向的内存地址中的值读取出来。在代码int x = *p1中，表示读取p1所指向的内存地址中的值。由于p1是一个int类型的指针，编译器期望p1指向一个整数类型的内存地址。但是，由于NULL是一个void*类型的值，它不是一个整数类型的值，当试图将一个void类型的值赋给一个int类型的变量时，因为类型不匹配，编译器会报错。
*/
int* p1 = NULL;
int x = *p1;

/*
相比之下，使用nullptr可以避免类型不匹配的问题。
nullptr是一个类型安全的空指针，它明确地表示一个空指针。
编译器会检查使用nullptr的上下文，确保它被正确地用于指针类型。

在这段代码中，p2被初始化为nullptr，表示它是一个空指针。
由于p2被声明为int*类型，编译器期望p2指向一个整数。然而，由于p2是空的，不能解引用它来获取一个整数值。编译器会报错，避免了类型转换问题。
*/
int* p2 = nullptr;
int x = *p2; // 编译器会报错，因为p是一个空指针

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三、使用场景

1. 初始化指针变量

用nullptr声明一个空指针变量

int* p = nullptr;  // 初始化一个整型指针变量p，值为空指针

在需要指针类型的地方，编译器会根据上下文自动将nullptr转换为正确的指针类型

/*
在这个例子中，我们调用func函数时传递了一个空指针作为参数。编译器会自动将nullptr转换为整数类型的指针，并传递给func函数。
func函数在接收到空指针后，就可以避免对无效的内存地址进行操作，从而避免了潜在的错误。
*/
void func(int* p) {  
    // ...  
}  
  
int main() {  
    func(nullptr); // 使用nullptr表示不传递任何有效的指针  
    return 0;  
}

2. 判断指针是否为空

int* p = getPointFunc();  
if (p != nullptr) {  
    // 如果p不为空指针，则执行这里的代码  
}

3. 释放内存后置为空

int* p = new int;  // 动态分配内存  
// 使用p指向的内存  
delete p;  // 释放内存  
p = nullptr;  // 明确地将p设置为空指针

四、总结

总的来说，nullptr是以一种更安全、更清晰的方式来处理空指针。只要正确理解和合理使用，它就能够帮助我们编写出质量更高、更容易维护的代码。