C++11 NULL和nullptr

众所周知，C语言使用NULL常量来表示空指针，为什么C++11还要增加新的nullptr来表示空指针呢？

1，我们首先查看NULL的定义：

#if defined (_STDDEF_H) || defined (__need_NULL)
#undef NULL             /* in case <stdio.h> has defined it. */
#ifdef __GNUG__
#define NULL __null
#else   /* G++ */
#ifndef __cplusplus
#define NULL ((void *)0)
#else   /* C++ */
#define NULL 0
#endif  /* C++ */
#endif  /* G++ */
#endif  /* NULL not defined and <stddef.h> or need NULL.  */
#undef  __need_NULL

从上面的定义可以看出，如果定义了__GNUG__，编译器NULL其实就是__null，__null是编译器相关的行为（要么是常量0，要么是（void *）0），有待进一步研究确认。

因此，在C语言中，如下定义都是合法的：

int a = NULL;
char b = NULL;
int *ptr = NULL;

2，在C++中，考虑如下重载示例：

void overloaded(int value) {
    std::cout << "int value" << std::endl;
}
void overloaded(int *ptr) {
    std::cout << "int *ptr" << std::endl;
}
int main() {
    overloaded(NULL);        // 歧义，因为NULL既可以是常量0，也可以是 void*指针。
    return 0;
}

由于C++支持函数重载，此时NULL的定义就会带来歧义，当我们调用overloaded(NULL)；的时候，编译器无法确认，到底是把NULL作为常量0还是作为 (void *)0，因此编译无法通过。

为了解决这个问题，C++11引入了nullptr常量，该常量是std::nullptr_t类型。std::nullptr_t类型可以转换为任意指针类型（类似于void *，也可以转换为任意指针类型），同时也可以转换为bool类型（用以支持条件判断 !ptr），但是不能转换成整型类型。这样便消除了上面的重载歧义。

overloaded(nullptr);   // ok，调用void overloaded(int *ptr);版本

    转换成bool类型示例如下：

int main() {
    std::nullptr_t ptr = nullptr;

    if (!ptr) {    // std::nullptr_t类型转换成bool类型
        std::cout << "nullptr" << std::endl;
    }

    return 0;
}

3，当然，nullptr只是解决了整型和指针类型的重载问题，对于两个不同指针类型的重载函数，nullptr无法区分出来：

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


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


int main() {
    overloaded(nullptr);    // 歧义，依然无法区分 int *和 char *

    return 0;
}

这时候，可以使用std::nullptr_t类型，如下：

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


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

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

int main() {
    overloaded(nullptr);    // ok，输出 std::nullptr_t ptr

    return 0;
}