C++11 nullptr

C++11 nullptr 是 C++11 标准引入的关键字，用于表示空指针常量，取代传统 C/C++ 中使用的 NULL 或字面量 0。它解决了旧有空指针表示方式带来的类型安全问题和二义性。

介绍[编辑 | 编辑源代码]

在 C++11 之前，空指针通常通过宏 NULL（定义为 0 或 ((void*)0)）或直接使用 0 表示。这种方式存在以下问题：

类型不安全：NULL 可能被隐式转换为整数类型。
函数重载歧义：当函数同时重载指针和整数版本时，传递 NULL 可能导致意外调用整数版本。

C++11 引入 nullptr 作为类型安全的空指针常量，其类型为 std::nullptr_t，可隐式转换为任何指针类型，但不会转换为整数类型。

语法与用法[编辑 | 编辑源代码]

nullptr 的语法非常简单：

T* ptr = nullptr; // T 为任意类型

代码示例[编辑 | 编辑源代码]

以下示例展示 nullptr 与传统 NULL 的区别：

#include <iostream>

void func(int) { std::cout << "Integer overload\n"; }
void func(int*) { std::cout << "Pointer overload\n"; }

int main() {
    func(NULL);    // 可能输出 "Integer overload"（取决于 NULL 定义）
    func(nullptr); // 明确输出 "Pointer overload"
    return 0;
}

输出：

Integer overload
Pointer overload

类型系统[编辑 | 编辑源代码]

nullptr 的类型是 std::nullptr_t，定义在 <cstddef> 头文件中。该类型可以隐式转换为任何指针类型，包括成员指针。

类型关系图[编辑 | 编辑源代码]

实际应用场景[编辑 | 编辑源代码]

场景1：函数重载[编辑 | 编辑源代码]

当需要区分指针和整数参数时，nullptr 能明确选择指针版本：

void process(int* data) { /* 处理指针 */ }
void process(int id) { /* 处理整数 */ }

process(0);      // 调用 process(int)
process(nullptr); // 调用 process(int*)

场景2：模板编程[编辑 | 编辑源代码]

在模板中，nullptr 能保持类型信息：

template<typename T>
void check(T* ptr) {
    if (ptr == nullptr) {
        std::cout << "Null pointer detected\n";
    }
}

int main() {
    int* p = nullptr;
    check(p); // 正确推断类型
}

与 NULL 的对比[编辑 | 编辑源代码]

特性	`nullptr`	`NULL`
类型安全	✔️ 仅匹配指针类型	❌ 可能匹配整数类型
模板友好	✔️ 保留类型信息	❌ 丢失类型信息
可读性	✔️ 明确表示空指针	❌ 可能是整数或指针

数学表达[编辑 | 编辑源代码]

在类型系统中，nullptr 的转换可表示为： 解析失败 (语法错误): {\displaystyle \text{std::nullptr\_t} \subseteq \text{PointerTypes} }

注意事项[编辑 | 编辑源代码]

不要混合使用 nullptr 和 NULL，建议完全迁移到 nullptr。
nullptr 不能用于算术运算（如 nullptr + 1）。
在 C++14 后，nullptr 还可用于 constexpr 上下文。

总结[编辑 | 编辑源代码]

nullptr 是 C++11 引入的关键改进，提供了类型安全的空指针表示方式。它消除了传统 NULL 的二义性，尤其在函数重载和模板编程中表现优异。建议所有新代码优先使用 nullptr。