C++ 第三阶段：语言改进 - 第四节：nullptr vs NULL-EW帮帮网

在 C++ 中，空指针的表示经历了从 NULL 到 nullptr 的演变。NULL 是 C 语言遗留下来的宏定义，而 nullptr 是 C++11 引入的专门用于空指针的关键字。两者的区别主要体现在 类型安全、函数重载、可读性 和 现代 C++ 实践 等方面。

二、`NULL` 的定义与问题

1. `NULL` 的定义

NULL 是一个宏，通常定义为 0（在 C++ 中）或 (void*)0（在 C 中），例如：
```
#define NULL 0       // C++ 中常见定义
#define NULL (void*)0 // C 中常见定义
```
由于 NULL 是宏，其本质是一个整数常量（0）或无类型指针（(void*)0）。

2. `NULL` 的问题

(1) 类型不安全

NULL 可以隐式转换为任何整数类型，可能导致意外行为：
```
int i = NULL; // 合法，但语义不明确
```
与指针类型混淆，可能导致函数重载歧义（见下文）。

(2) 函数重载歧义

如果存在两个重载函数，一个接受整数参数，一个接受指针参数，使用 NULL 会调用整数版本：
```
void func(int);   // 重载1
void func(char*); // 重载2

func(NULL); // 调用 func(int)，因为 NULL 是 0
```

(3) 可读性差

NULL 的语义不明确，容易让开发者误认为它是一个整数而不是空指针。

三、`nullptr` 的定义与优势

1. `nullptr` 的定义

nullptr 是 C++11 引入的关键字，表示空指针，其类型为 std::nullptr_t。
它是一个专门用于表示空指针的右值常量，不能隐式转换为整数类型。

2. `nullptr` 的优势

(1) 类型安全

nullptr 仅能赋值给指针类型，不会与整数混淆：

int* p = nullptr; // 合法
int i = nullptr;  // 错误：无法将 std::nullptr_t 转换为 int

(2) 解决函数重载歧义

nullptr 会明确匹配指针类型的函数重载：

void func(int);   // 重载1
void func(char*); // 重载2

func(nullptr); // 调用 func(char*)，匹配指针类型

(3) 提升代码可读性

int* p = nullptr; // 语义明确：p 是一个空指针

(4) 兼容性与泛型编程

nullptr 的类型 std::nullptr_t 可以隐式转换为任意指针类型，但在泛型编程中表现更稳定，减少类型推导错误。

四、`nullptr` 与 `NULL` 的对比

特性	`nullptr`	`NULL`
类型	`std::nullptr_t`	宏，通常为 `0`（C++）或 `(void*)0`（C）
类型安全性	✅ 仅能赋值给指针类型	❌ 可隐式转换为整数或其他类型
函数重载匹配	✅ 明确匹配指针类型	❌ 可能匹配整数类型
可读性	✅ 语义明确	❌ 可能引起歧义
推荐使用场景	✅ C++11 及以上版本	❌ 旧代码或 C 兼容性需求
隐式转换限制	❌ 不能隐式转换为整数	✅ 可隐式转换为整数
C 兼容性	❌ C 不支持（C23 引入）	✅ C 语言兼容

五、实际应用场景

1. 初始化指针

int* p1 = nullptr; // 推荐：C++11 及以上
int* p2 = NULL;    // 不推荐：旧代码或 C 兼容性

2. 函数调用与重载

void func(int);
void func(char*);

func(nullptr); // 调用 func(char*)
func(NULL);    // 调用 func(int)

3. 条件判断

if (p == nullptr) {
    // 推荐：明确判断指针是否为空
}
if (p == NULL) {
    // 不推荐：语义不明确
}

4. 模板与泛型编程

template <typename T>
void process(T* ptr) {
    if (ptr == nullptr) {
        // 安全处理空指针
    }
}

六、现代 C++ 的最佳实践

1. 优先使用 `nullptr`

在 C++11 及以上版本中，始终使用 nullptr 替代 NULL。
nullptr 提供了更强的类型安全性和代码可读性。

2. 避免 `NULL` 的隐式转换

避免将 NULL 赋值给非指针类型（如 int），否则会导致编译错误或运行时错误。

3. 兼容性处理

在需要兼容旧代码或与 C 语言交互时，可以保留 NULL，但应逐步迁移到 nullptr。

4. 统一代码风格

在团队或项目中统一使用 nullptr，减少因 NULL 导致的潜在问题。

七、总结

nullptr 是 C++11 引入的现代空指针表示方式，解决了 NULL 在类型安全、函数重载和可读性上的问题。
推荐始终使用 nullptr，除非必须兼容旧代码或与 C 语言交互。
通过使用 nullptr，可以编写更安全、更清晰、更符合现代 C++ 标准的代码。

八、示例代码

示例 1：`nullptr` 与 `NULL` 的区别

#include <iostream>

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

void func(char*) {
    std::cout << "func(char*)" << std::endl;
}

int main() {
    func(NULL);    // 输出: func(int)
    func(nullptr); // 输出: func(char*)
    return 0;
}

示例 2：`nullptr` 的类型安全性

#include <iostream>

int main() {
    int* p1 = nullptr; // 合法
    int i = nullptr;   // 错误：无法将 std::nullptr_t 转换为 int
    return 0;
}

示例 3：`nullptr` 在模板中的使用

#include <iostream>

template <typename T>
void process(T* ptr) {
    if (ptr == nullptr) {
        std::cout << "Pointer is null" << std::endl;
    }
}

int main() {
    int* p = nullptr;
    process(p); // 输出: Pointer is null
    return 0;
}

通过掌握 nullptr 和 NULL 的区别，开发者可以编写更安全、更高效的现代 C++ 代码，避免因空指针导致的潜在问题。

C++ 第三阶段：语言改进 - 第四节：nullptr vs NULL

一、背景与概述