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  • 1.C++98中的空指针
    • 指针的危险性
  • 2.C++11中的空指针

    我们要了解C++11新特性的nullptr,我们很有必要先了解一下C++11之前的程序员是怎么使用空指针的。

    1.C++98中的空指针

    我们知道,在良好的C/C++编程习惯中,声明一个变量时最好给这个变量赋一个合适的初始值,否则就有可能出现不可预料的错误。

    指针的危险性

    在C++中创建指针时,计算机将分配用来存储地址的内存,但不会分配用来存储指针所指向的的数据的内存。为数据提供空间的是一个独立的步骤,忽略这一步无疑是自找麻烦的,如下所示:

    int* fellow;
    *fellow = 1234;

    fellow确实是一个指针,但它指向哪里呢?上述代码没有将地址赋给fellow,那么1234将被放置在哪个内存单元呢?我们并不知道。有fellow没有被初始化,他可能有任何值。不管值是什么,程序都将他解释为存储1234的地址。但是如果fellow的值碰巧为1000,计算机将把数据放在地址1000上,即使这恰巧是程序代码的地址,fellow指向的地方很可能并不是所要存储的1234的地方,这种错误可能会导致一些最隐匿,最难以跟踪的bug。

    因此为了避免这个问题,我们都要给指针进行初始化。通常我们都是这样来初始化指针的。

    int main()
    {
    	//空指针定义
    	int* p1 = NULL;
    	int* p2 = 0;
    	return 0;
    }

    实际上NULL是一个宏,我们在传统的C头文件(stddef.h)中就可以看到如下代码:

    C++深入探究用NULL来初始化空指针是否合适

    可以看到, NULL 可能被定义为字面常量 0 ,或者被定义为无类型指针 (void*) 的常量 。不论采取何种定义,在使用空值的指针时,都不可避免的会遇到一些麻烦。 比如:下面这段代码的输出结果是什么?

    void f(int)
    {
    	cout << "f(int)" << endl;
    }
    void f(int*)
    {
    	cout << "f(int*)" << endl;
    }
    int main()
    {
    	//空指针定义
    	int* p1 = NULL;
    	int* p2 = 0;
    	f(0);
    	f(NULL);
    	return 0;
    }

    按照我们正常的想法f(0)应该进入void f (int),f(NULL)进入void f(int*),因此我们想要得到的结果是分别打印f(int)和f(int*)。我们来看运行结果是否和我们所想的一样。

    C++深入探究用NULL来初始化空指针是否合适

    我们发现运行结果和我们所想存在出入,这是为什么?

    这是因为程序本意是想通过f(NULL)调用指针版本的f(int*)函数,但是由于NULL被宏定义成了0,在预处理阶段,NULL已经被宏替换成了0,因此f(NULL)函数就已经被替换成了f(0),因此我们才会得到两个相同的打印结果。

    在 C++98 中,字面常量 0 既可以是一个整形数字,也可以是无类型的指针 (void*) 常量,但是编译器默认情况下将其看成是一个整形常量,如果要将其按照指针方式来使用,必须对其进行强转(void *)0 。

    2.C++11中的空指针

    为了避免上述这个问题,C++11引入了nullptr关键字来表示指针空值。

    int main()
    {
    	//空指针定义
    	int* p1 = NULL;
    	int* p2 = 0;
    	//推荐
    	int* p3 = nullptr;
    	f(0);
    	f(NULL);
    	f(nullptr);
    	return 0;
    }

    因此我们再次传入nullptr,看看他的结果是什么?

    C++深入探究用NULL来初始化空指针是否合适

    此时我们发现nullptr解决了这个问题。

    注意:

    1. 在使用 nullptr 表示指针空值时,不需要包含头文件,因为 nullptr 是 C++11 作为新关键字引入的 。

    2. 在 C++11 中, sizeof(nullptr) 与 sizeof((void*)0) 所占的字节数相同。 在32位机器下大小为4,在64位下大小为8。

    C++深入探究用NULL来初始化空指针是否合适

    3. 为了提高代码的健壮性,在后续表示指针空值时建议最好使用 nullptr 。

    结论:nullptr是对NULL的一个升级,因此在以后的初始化空指针时,建议大家使用nullptr。

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