007 C++的nullptr_t类型
作者Lou Xiao, deepseek创建时间2025-04-02 06:58:47更新时间2025-04-02 06:58:47
1. nullptr_t基本概念
nullptr_t是C++11引入的特殊类型，用于表示空指针常量。它是std::nullptr_t的别名，定义在<cstddef>头文件中。
1.1 为什么需要nullptr_t
- 解决C++98中
NULL宏的问题（NULL通常是0或0L） - 提供类型安全的空指针表示
- 消除函数重载解析时的二义性
2. nullptr的特性
2.1 基本语法
1.双击鼠标左键复制此行；2.单击复制所有代码。
1
std::nullptr_t null_ptr = nullptr;
2.2 类型属性
- 是
std::nullptr_t类型的纯右值 - 可以隐式转换为任何指针类型和成员指针类型
- 不能转换为整数类型（与
NULL不同）
3. nullptr与NULL的区别
| 特性 | nullptr | NULL |
|---|---|---|
| 类型 | std::nullptr_t | 通常为int或long |
| 可转换为指针 | 是 | 是 |
| 可转换为整数 | 否 | 是 |
| 函数重载解析 | 精确匹配指针 | 可能匹配整数重载 |
| 类型安全 | 高 | 低 |
4. nullptr_t的使用场景
4.1 指针初始化
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int* p1 = nullptr; // 好
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int* p2 = NULL; // 不推荐
3
int* p3 = 0; // 不推荐
4.2 函数重载
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void func(int);
2
void func(char*);
3
void func(nullptr_t);
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func(NULL); // 可能调用func(int)
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func(nullptr); // 明确调用func(nullptr_t)
4.3 模板编程
1.双击鼠标左键复制此行；2.单击复制所有代码。
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template<typename T>
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void foo(T* ptr) {
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if (ptr == nullptr) { /*...*/ }
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}
5
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template<typename T>
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void bar(T t) {
8
static_assert(!std::is_same<T, nullptr_t>::value, "不能传递nullptr");
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}
5. nullptr_t的实现原理
5.1 标准定义
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namespace std {
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typedef decltype(nullptr) nullptr_t;
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}
5.2 典型实现
1.双击鼠标左键复制此行；2.单击复制所有代码。
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class nullptr_t {
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public:
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template<class T>
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operator T*() const { return 0; } // 转换为任何指针类型
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template<class C, class T>
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operator T C::*() const { return 0; } // 转换为成员指针
8
9
private:
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void operator&() const; // 不可取地址
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};
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const nullptr_t nullptr = {};
6. nullptr_t的高级用法
6.1 类型萃取
1.双击鼠标左键复制此行；2.单击复制所有代码。
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static_assert(std::is_pointer<decltype(nullptr)>::value == false, "");
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static_assert(std::is_null_pointer<decltype(nullptr)>::value == true, "");
6.2 完美转发
1.双击鼠标左键复制此行；2.单击复制所有代码。
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template<typename T>
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void forwarder(T&& t) {
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// 可以正确处理nullptr
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other_func(std::forward<T>(t));
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}
6.3 SFINAE应用
1.双击鼠标左键复制此行；2.单击复制所有代码。
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template<typename T>
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auto test(T t) -> decltype(t == nullptr, std::true_type{}) {
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return {};
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}
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template<typename>
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auto test(...) -> std::false_type {
8
return {};
9
}
7. 注意事项
兼容性问题：
- C++11及以上才支持
- 与旧代码交互时注意NULL的替换类型推导：
1.双击鼠标左键复制此行；2.单击复制所有代码。
1
auto ptr = nullptr; // ptr的类型是std::nullptr_t
重载优先级：
-nullptr优先匹配nullptr_t参数
- 其次是普通指针参数模板特化：
1.双击鼠标左键复制此行；2.单击复制所有代码。
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template<>
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void foo<std::nullptr_t>(std::nullptr_t) {
3
// 专门处理nullptr的情况
4
}
8. 最佳实践
- 始终使用
nullptr代替NULL - 在接口设计中使用
nullptr_t提高类型安全 - 模板代码中考虑
nullptr的特殊情况 - 与C代码交互时注意转换问题
9. 示例代码
9.1 基本使用
1.双击鼠标左键复制此行；2.单击复制所有代码。
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#include <cstddef> // 定义std::nullptr_t
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void demo_basic() {
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std::nullptr_t np = nullptr;
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int* p1 = np; // 正确：转换为int*
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void (*func)() = np; // 正确：转换为函数指针
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// int n = np; // 错误：不能转换为整数
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}
9.2 函数重载
1.双击鼠标左键复制此行；2.单击复制所有代码。
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void overloaded(int) {
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std::cout << "int overload\n";
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}
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void overloaded(void*) {
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std::cout << "void* overload\n";
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}
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void overloaded(std::nullptr_t) {
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std::cout << "nullptr_t overload\n";
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}
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void demo_overload() {
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overloaded(0); // 调用int版本
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overloaded(NULL); // 可能调用int版本
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overloaded(nullptr); // 调用nullptr_t版本
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}
9.3 模板应用
1.双击鼠标左键复制此行；2.单击复制所有代码。
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template<typename T>
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void process_pointer(T* ptr) {
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if (ptr == nullptr) {
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std::cout << "Got null pointer\n";
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} else {
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std::cout << "Got valid pointer\n";
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}
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}
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void demo_template() {
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int x = 10;
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process_pointer(&x); // Got valid pointer
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process_pointer<int>(nullptr); // Got null pointer
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}
10. 总结
nullptr_t和nullptr为C++带来了：
1. 类型安全的空指针表示
2. 更清晰的重载解析
3. 更好的模板支持
4. 与现代C++特性的无缝集成
在C++11及以后的代码中，应该始终使用nullptr代替NULL或0来表示空指针，以获得更好的类型安全和代码清晰度。
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