C++ 11 nullptr 空指针示例详解

2024-10-09 10:43:49 作者：MR_Promethus

C++11标准引入了nullptr来替代传统的NULL,解决了NULL可能导致的类型混淆问题,nullptr是nullptr_t类型的实例,专用于初始化空类型指针,与整型不会发生隐式转换,从而使代码更健壮,它可以被隐式转换为任意类型的指针,提高了代码的安全性和可读性

C++11 中，nullptr 是空指针，可用来给 (指向任意对象类型的) 指针赋值。

【 0. 问题背景】

0.1 野指针和悬空指针

总结

	野指针	悬空指针
产生原因	指针变量未被初始化就开始使用。	对象被删除或内存块被释放后，指向该内存的指针没有被及时设为nullptr，指针指向一块无效内存。
危害	使用野指针可能会导致程序崩溃，因为它可能会随机访问未知内存。	如果继续使用它，可能会操作一些已被操作系统回收或重新分配给其他程序的内存，从而导致数据损坏或程序异常。
避免方法	在定义指针的同时完成初始化操作，即便该指针的指向尚未明确，也要将其初始化为空指针。	应该在释放内存或对象销毁后将指针设置为空指针。

野指针和悬空指针的示例

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    // 野指针示例
    int* wildPtr;  // 未初始化的指针
    // 未定义行为：尝试使用未初始化的指针
    //cout << *wildPtr << endl;  // 可能导致崩溃
    // 悬空指针示例
    int* danglingPtr = new int(10);  // 分配内存
    delete danglingPtr;              // 释放内存
    // 未定义行为：尝试访问已释放的内存
    //cout << *danglingPtr <<endl;  // 可能导致崩溃
    return 0;
}

0.2 传统空指针 NULL

传统空指针 的基本语法

C++98/03 标准中，将一个指针初始化为空指针的方式有 2 种：

第一种，可以将指针明确指向 0（0x0000 0000）这个内存空间。大多数操作系统都不允许用户对地址为 0 的内存空间执行写操作，若用户在程序中尝试修改其内容，则程序运行会直接报错。
第二种，可以将指针初始化为 NULL。NULL 并不是 C++ 的关键字，它是 C++ 为我们事先定义好的一个宏，并且它的值往往就是字面量 0（#define NULL 0）。

int *p = 0;
int *p = NULL; //推荐使用

0.3 传统空指针的局限性

C++ 中将 NULL 定义为字面常量 0，虽然能满足大部分场景的需要，但个别情况下，它会导致程序的运行和我们的预期不符，如下代码所示：

对于 isnull(0) 来说，显然它真正调用的是参数为整形的 isnull() 函数；而对于 isnull(NULL)，我们期望它实际调用的是参数为 void*c 的 isnull() 函数，但观察程序的执行结果不难看出，并不符合我们的预期。

#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);
    return 0;
}

C++ 98/03 标准中，如果我们想令 isnull(NULL) 实际调用的是 isnull(void* c)，就需要对 NULL（或者 0）进行强制类型转换：如此，才会成功调用我们预期的函数。

isnull( (void*)NULL );
// 或者
isnull( (void*)0 );

【 1. 基本用法】

由于 C++ 98 标准使用期间，NULL 已经得到了广泛的应用，出于兼容性的考虑，C++11 标准并没有对 NULL 的宏定义做任何修改，即传统空指针NULL仍可用但是有BUG 。为了修正 C++ 存在的这一 BUG，C++ 标准委员会最终决定另其炉灶，在 C++11 标准中引入一个新关键字，即 nullptr。
nullptr_t 指针空值类型是 C++11 新增加的数据类型。nullptr 是 nullptr_t 类型的右值常量，专用于初始化空类型指针，也就是说，nullptr 仅是该类型的一个已定义好可直接使用的实例对象，如果需要我们完全定义出多个同 nullptr 完全一样的实例对象。

【 2. nullptr 的应用】

2.1 nullptr 解决 NULL 的遗留BUG

由于 nullptr 无法隐式转换为整形，而可以隐式匹配指针类型 ，因此执行结果和我们的预期相符。
总之在 C++11 标准下，相比 NULL 和 0，使用 nullptr 初始化空指针可以令我们编写的程序更加健壮。

#include <iostream>
using namespace std;
void isnull(void *c){
    cout << "void*c" << endl;
}
void isnull(int n){
    cout << "int n" << endl;
}
int main() {
    isnull(NULL);
    isnull(nullptr);
    return 0;
}

2.2 简单实例

不同类型的指针变量都可以使用 nullptr 来初始化，编译器分别将 nullptr 隐式转换成 int*、char* 以及 double* 指针类型。

int * a1 = nullptr;
char * a2 = nullptr;
double * a3 = nullptr;

到此这篇关于C++ 11 nullptr 空指针的文章就介绍到这了,更多相关C++ 11 nullptr 空指针内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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