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nullptr - 指针字面量

nullptr 是C++11引入的指针字面量，用于表示空指针。它解决了传统空指针表示方式（如NULL和0）在类型安全性和重载解析方面的不足。

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cppreference / markdown视频解读练习代码

为什么引入?

  • 解决NULL宏和整数0在重载解析中的歧义问题
  • 提供类型安全的空指针表示方式
  • 明确区分指针和整数类型
  • 支持模板编程中的类型推导

nullptr和NULL有什么区别?

  • nullptr是C++11引入的关键字，类型为std::nullptr_t
  • NULL是预处理宏，通常定义为整数0或(void*)0
  • nullptr在重载解析中更精确，不会与整数类型混淆

一、基础用法和场景

替代NULL和0

用于指针变量的初始化和赋值，替代传统的NULL和0

int* ptr1 = nullptr;        // 推荐用法
int* ptr2 = NULL;           // 传统用法
int* ptr3 = 0;              // 不推荐

// 检查指针是否为空
if (ptr1 == nullptr) {
    // 处理空指针情况
}

解决重载歧义问题

在函数调用中明确传递空指针，nulltpr能避免重载歧义问题, 并且避免与整数类型的混淆

void func(int* ptr) {
    if (ptr != nullptr) {
        *ptr = 42;
    }
}

void func(int value) {
    // 处理整数参数
}

int main() {
    func(nullptr);  // 明确调用指针版本
    func(0);        // 可能调用整数版本，产生歧义
    func(NULL);     // 可能调用整数版本，产生歧义
}

例如上面的代码中,调用func(NULL)就会报重载歧义错误

main.cpp: In function 'int main()':
main.cpp:16:9: error: call of overloaded 'func(NULL)' is ambiguous
   16 |     func(NULL);     // 可能调用整数版本，产生歧义
      |     ~~~~^~~~~~

确保模板编程中的类型安全

在模板函数和类中，nullptr提供更好的类型推导和安全性

// https://en.cppreference.com/w/cpp/language/nullptr.html

template<class T>
constexpr T clone(const T& t) {
    return t;
}

void g(int*) {
    std::cout << "Function g called\n";
}

int main() {
    g(nullptr);        // ok
    g(NULL);           // ok
    g(0);              // ok

    g(clone(nullptr)); // ok
    g(clone(NULL));    // ERROR: NULL可能会被推导成非"指针"类型
    g(clone(0));       // ERROR: 0会被推导成非"指针"类型
}

当使用函数模板时, NULL和0通过会被推导成非"指针"类型, 而nullptr可以避免这个问题

main.cpp:19:12: error: invalid conversion from 'int' to 'int*' [-fpermissive]
   19 |     g(clone(0));       // ERROR: 0会被推导成非"指针"类型
      |       ~~~~~^~~
      |            |
      |            int

智能指针和容器

与现代C++特性（如智能指针、STL容器）配合使用

#include <memory>
#include <vector>

int main() {
    std::shared_ptr<int> sp1 = nullptr;
    std::unique_ptr<int> up1 = nullptr;

    std::vector<int*> vec;
    vec.push_back(nullptr);

    // 检查智能指针是否为空
    if (sp1 == nullptr) {
        sp1 = std::make_shared<int>(42);
    }
}

二、注意事项

类型推导和std::nullptr_t

nullptr的类型是std::nullptr_t，这是一个特殊的类型，可以 隐式 转换为任何指针类型：

#include <cstddef>  // 包含std::nullptr_t的定义

void func(int*) {}
void func(double*) {}
void func(std::nullptr_t) {}

int main() {
    auto ptr = nullptr;  // ptr的类型是std::nullptr_t

    func(nullptr);       // 调用std::nullptr_t版本
    func(ptr);           // 调用std::nullptr_t版本

    int* intPtr = nullptr;
    func(intPtr);        // 调用int*版本
}

与布尔类型的隐式转换

nullptr可以隐式转换为bool类型，在条件判断中非常方便：

int* ptr = nullptr;

if (ptr) { // 等价于 if (ptr != nullptr)
    // 指针非空
} else {
    // 指针为空
}

bool isEmpty = (ptr == nullptr);  // true

三、练习代码

练习代码主题

练习代码自动检测命令

d2x checker nullptr

四、其他