C++的指针

空指针

• 解引用空指针会导致未定义的行为
• 使用 nullptr 而不是 null ，因为 null 等价于零值的整数字面量，而 nullptr是一种单一的表示空指针的类型，在某些时候，使用 null 要努力和 0 区分开来。
• 注意 using nullptr_t = decltype(nullptr); 详细细节看std::nullptr_t - cppreference.com，主要目的之一就是为了区分nullptr和NULL类似的空指针。std::nullptr_t 是空指针字面量 nullptr 的类型。它是既非指针类型亦非指向成员指针类型的独立类型。其值为空指针常量（见 NULL），并且可以隐式转换成任何指针或成员指针类型。

关于第三点，这里有一个很直接的例子：

#include <iostream>
#include <cstddef> //提供 nullptr_t

void print(std::nullptr_t)
{
    std::cout << "std::nullptr_t"<<std::endl;
}

void print(int*)
{
    std::cout << "int*"<<std::endl;
}

int main()
{
    print(nullptr); //调用print(std::nullptr_t)

    int x { 5 };
    int* ptr { &x };

    print(ptr);//调用print(int*)

    ptr = nullptr;
    print(ptr); //调用print(int*)
    return 0;
}

在上面的例子中，函数调用print(nullptr)解析为print(std::nullptr_t)而不是print(int*)，因为它最匹配（不需要进行隐式转换）。

在最后一个print（ptr）为啥是调用 print(int*) 呢？这是因为函数重载匹配的是类型，而不是值，而且ptr的类型是int*。因此，将匹配print(int*)。并且要注意指针类型不会隐式地转换为std::nullptr_t，而std::nullptr_t可以隐式转换为其他类型指针，所以哪怕没有 函数 print(int*) ，最后一个print 函数都不会调用 print(std::nullptr_t)。

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C++指针的杂谈

C++除了接受按值传递和引用传递，还有可以使用地址传递（其实就是使用指针），在很多时候传入指针和传入引用是差不多的，因为C++的引用开始就是指针的语法糖，只是做了一些限制，比如传入的指针可能是空指针或者指针所指的对象出现了异常，这些错误都得到运行时候才可能知道，而引用很多时候在编译期就可以察觉，所以能用引用时候尽量使用引用。

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在某些时候我们能看到这样子的函数

void fun(int * &refptr)

这里的是对于*refptr指针的引用。

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在很多时候我们浏览C代码时候，会看到很多时候使用void*指针，它的一些作用如下：

•  可以作为函数的参数或返回值，实现一种简单的泛型编程，例如memcpy和memset等内存操作函数就使用了void*。
• 可以作为一种类型擦除的手段，将不同类型的指针转换为void*，屏蔽掉类型信息，例如在C语言中实现多态。
• 可以作为一种强制类型转换的中间步骤，将一个指针转换为void*，再转换为另一个指针，避免一些重载或隐式转换的干扰。

而重点是C++不是C，在C语言中，任何类型的指针都可以隐式地转换为void*，反过来也可以；在C++中，void*不能隐式地转换为其他类型的指针，必须使用强制类型转换。在C++中，如果想正确地删除void指向的动态分配的对象，需要先将void转换为原类型的指针，然后调用delete，否则可能导致内存泄漏或未定义行为

所以如果在C++中，我们应该怎么办来代替void*指针作用？

• 实现泛型编程，可以使用模板

• 实现一种类型擦除，可以使用std::any（C++17标准）（std::any - cppreference.com）

• 实现一种多态，可以使用虚函数

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auto 在指针和引用一些区别和差异

我们都知道C++的auto是一个很好用的关键字，但是要注意auto在指针和引用一些不同的地方：

比如

#include <string>

std::string& getRef();
std::string* getTemp(); 

int main()
{
  auto ref{ getRef() }; //ref推导是string
  auto temp{ getTemp() };//temp推导是string*

  return 0;
}

返回的string&在auto的自动类型推导下删除了&（auto在const和constexpr一样会丢弃），直接获取string对象，而string* 则是继续保留推导string*。

那么我们想要获取引用而不是这个对象呢？

#include <string>

std::string& getRef();
std::string* getTemp(); 

int main()
{
  auto &ref{ getRef() }; //ref推导是string&

  return 0;
}

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下面我们来看一下关于auto 和 auto * 

#include <string>

std::string* getPtr(); 

int main()
{
    auto ptr1{ getPtr() };  // std::string*
    auto* ptr2{ getPtr() }; // std::string*

    return 0;
}

ptr1自动推导的类型就是string*，而在ptr2中，首先是auto自动推导为string然后返回这个指针。在大多数情况下，实际效果是相同的。但是要注意在某些细节方面可能有所不同。

#include <string>

std::string* getPtr();

int main()
{
  auto ptr1{ getPtr() };  // std::string*
  auto* ptr2{ getPtr() }; // std::string*
  auto ptr3{ *getPtr() }; // std::string
  auto* ptr4{ *getPtr() }; // 错误
  return 0;
}

*getPtr返回一个string对象，而auto* 是推导成了一个string*，而这需要传入一个string*而不是一个string对象，所以这里报错了。

现在，让我们考虑以下auto和 auto* 与const的情况

#include <string>

std::string* getPtr(); // some function that returns a pointer

int main()
{
    const auto ptr1{ getPtr() };  // std::string* const
    auto const ptr2 { getPtr() }; // std::string* const

    const auto* ptr3{ getPtr() }; // const std::string*
    auto* const ptr4{ getPtr() }; // std::string* const

    return 0;
}

对于auto来说，无论是ptr1和ptr2的结果都是一个顶级指针，const写左写右没有关系，但是对于auto*来说，const在左边就是底层指针，在右边就是底层指针，符合auto的逻辑，所以重点记住auto的const指针。