C++11新特性——nullptr与智能指针

C++11新特性——nullptr与智能指针

• 本文默认大家了解指针的概念，也许大家都听过什么gc回收机制，内存泄漏等等名词，这些也是c++面试常问的一些问题，尤其是今天就带大家聊聊C++11新出的智能指针，能够更好地帮助程序员，让程序更加安全。

1 野指针

• 野指针，又称悬挂指针，指的是没有明确指向的指针（注意是没有明确指向，不是没有指向）
• 野指针通常会指向那些不可用的内存区域，如果操作野指针极有可能发生异常
• 如果不想产生野指针，最有效的方式就是在定义指针的时候顺手初始化

1.1 初始化野指针为空

int *p=0;
int *p=NULL;

2 NULL与nullptr

• 结合这个置空操作，我们来聊聊NULL与nullptr的区别
• 我们知道在C/C++中经常使用NULL来代表空指针，而这样做在C++中可能会产生一些问题，所以在C++11标准中新增了nullptr这个关键字，也用来代表空指针
• 接下来来详细了解以下原因

2.1 NULL

• 前面我们说过，初始化指针也可以用0来初始化

• 其实在本质上，定义为NULL和定义为0是一样的，因为C++中我们有一个事先定义好的宏

• #define NULL 0
  

• 但这带来的问题就是，我们没法判断这个指针本质上到底是一个整数0还是一个指针

• 比如这个经常被用来说明问题的函数重载代码

• #include <iostream>
  using namespace std;
  void isnull(void *c){
      cout << "void*c" << endl;
  }
  void isnull(int n){
      cout << "int n" << endl;
  }
  int main() {
      isnull(0);
      isnull(NULL);//当我们想把它当成指针时，编译器还是认为它是个整数0
      return 0;
  }
  

• 注意，这里的宏定义只是在C++中是这么定义的，而在C中并不是这么定义的，而是#define NULL (void *)0

• 你可能会问了：C++中为什么不也这么这么定义，就不会发生这种二义性的问题？

  • 答：因为如果在C++中这么定义，void*是不能隐式转换成其他类型指针的，所以编译器提供的头文件做了相应类型的处理

  • #ifdef _cplusplus
    
    #define NULL 0 //如果是cpp程序，就这么定义
    
    #else
    
    #define NULL((void*)0)//如果是c代码，就这么定义
    
    #endif
    

  • 否则就会像接下来这段代码一样报错

  • #define NULL (void *)0
    
    int main(){
       
       int *p=NULL;//无法完成这样的转化
       
       return 0;
    }
    

    kehou10.cpp:12:22: error: invalid conversion from ‘void*’ to ‘int*’ [-fpermissive]
    12 | #define NULL (void )0
    | ^
    | |
    | void
    kehou10.cpp:16:11: note: in expansion of macro ‘NULL’
    16 | int *p=NULL;
    | ^~~~

• 所以此时，C++11的nullptr就应运而生了

2.2 新关键字nullptr

• 使用C++11新标准时，你可能会发现输入null时代码提示给你一个nullptr，但当时我没有去深究

• nullptr是C++11新引入的特性，C++98标准NULL的升级版本。虽然nullptr是C++11引入的关键字，但是和98版本不同的是，nullptr存在类型，它的类型是nullptr_t。需要特殊说明的是nullptr_t 是C++11~C++20标准特性，但不是C99 ~C17标准的特性，C语言从C23才开始支持nullptr_t。

• nullptr的底层实现这里不解释（我自己还没看），总之在C++中尽量使用nullptr来作为空指针，提高代码健壮性，解决了NULL的二义性问题

• void isnull(void *c){
      cout << "void*c" << endl;
  }
  void isnull(int n){
      cout << "int n" << endl;
  }
  int main() {
      isnull(NULL); 	//作为整数被调用
      isnull(nullptr);	//作为指针被调用
      return 0;
  }
  

Reference

• https://blog.youkuaiyun.com/liuguang841118/article/details/127044025（C++11：nullptr_t与nullptr的原理）
• http://c.biancheng.net/view/7887.html