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条款五:优先使用`nullptr`而不是`0`或者`NULL` ========================= `0`字面上是一个`int`类型,而不是指针,这是显而易见的。`C++`扫描到一个`0`,但是发现在上下文中仅有一个指针用到了它,编译器将勉强将`0`解释为空指针,但是这仅仅是一个应变之策。`C++`最初始的原则是`0`是`int`而非指针。 经验上讲,同样的情况对`NULL`也是存在的。对`NULL`而言,仍有一些细节上的不确定性,因为赋予`NULL`一个除了`int`(即`long`)以外的整数类型是被允许的。这不常见,但是这真的是没有问题的,因为此处的焦点不是`NULL`的确切类型而是`0`和`NULL`都不属于指针类型。 在`C++98`中,这意味着重载指针和整数类型的函数的行为会令人吃惊。传递`0`或者`NULL`作为参数给重载函数永远不会调用指针重载的那个函数: ```cpp void f(int); // 函数f的三个重载 void f(bool); void f(void*); f(0); // 调用 f(int),而非f(void*) f(NULL); // 可能无法编译,但是调用f(int) // 不可能调用 f(void*) ``` `f(NULL)`行为的不确定性的确反映了在实现`NULL`的类型上存在的自由发挥空间。如果`NULL`被定为`0L`(即`0`作为一个`long`整形),函数的调用是有歧义的,因为`long`转化为`int`,`long`转化为`bool`,`0L`转换为`void*`都被认为是同样可行的。关于这个函数调用有意思的事情是在源代码的字面意思(使用`NULL`调用`f`,`NULL`应该是个空指针)和它的真实意义(一个整数在调用`f`,`NULL`不是空指针)存在着冲突。这种违背直觉的行为正是`C++98`程序员不被允许重载指针和整数类型的原因。这个原则对于`C++11`依然有效,因为尽管有本条款的力荐,仍然还有一些开发者继续使用`0`和`NULL`,虽然`nullptr`是一个更好的选择。 `nullptr`的优势是它不再是一个整数类型。诚实的讲,它也不是一个指针类型,但是你可以把它想象成一个可以指向任意类型的指针。`nullptr`的类型实际上是`std::nullptr_t`,`std::nullptr_t`定义为`nullptr`的类型,这是一个完美的循环定义。`std::nullptr_t`可以隐式的转换为所有的原始的指针类型,这使得`nullptr`表现的像可以指向任意类型的指针。 使用`nullptr`作为参数去调用重载函数`f`将会调用`f(void*)`重载体,因为`nullptr`不能被视为整数类型的: ```cpp f(nullptr); //调用f(void*)重载体 ``` 使用`nullptr`而不是`0`或者`NULL`,可以避免重载解析上的令人吃惊行为,但是它的优势不仅限于此。它可以提高代码的清晰度,尤其是牵扯到`auto`类型变量的时候。例如,你在一个代码库中遇到下面代码: ```cpp auto result = findRecord( /* arguments */); if(result == 0){ ... } ``` 如果你不能轻松地的看出`findRecord`返回的是什么,要知道`result`是一个指针还是整数类型并不是很简单的。毕竟,`0`(被用来测试`result`的)即可以当做指针也可以当做整数类型。另一方面,你如果看到下面的代码: ```cpp auto result = findRecord( /* arguments */); if(reuslt == nullptr){ ... } ``` 明显就没有歧义了:`result`一定是个指针类型。 当模板进入我们考虑的范围,`nullptr`的光芒则显得更加耀眼了。假想你有一些函数,只有当对应的互斥量被锁定的时候,这些函数才可以被调用。每个函数的参数是不同类型的指针: ```cpp int f1(std::shared_ptr<Widget> spw); // 只有对应的 double f2(std::unique_ptr<Widget> upw); // 互斥量被锁定 bool f3(Widget* pw); // 才会调用这些函数 ``` 想传递空指针给这些函数的调用看上去像这样: ```cpp std::mutex f1m, f2m, f3m; // 对应于f1, f2和f3的互斥量 using MuxGuard = // C++11 版typedef;参加条款9 std::lock_guard<std::mutex>; ... { MuxGuard g(f1m); // 为f1锁定互斥量 auto result = f1(0); // 将0当做空指针作为参数传给f1 } // 解锁互斥量 ... { MuxGuard g(f2m); // 为f2锁定互斥量 auto result = f2(NULL); // 将NULL当做空指针作为参数传给f2 } // 解锁互斥量 ... { MuxGuard g(f3m); // 为f3锁定互斥量 auto result = f3(nullptr); // 将nullptr当做空指针作为参数传给f3 } // 解锁互斥量 ``` 在前两个函数调用中没有使用`nullptr`是令人沮丧的,但是上面的代码是可以工作的,这才是最重要的。然而,代码中的重复模式——锁定互斥量,调用函数,解锁互斥量——才是更令人沮丧和反感的。避免这种重复风格的代码正是模板的设计初衷,因此,让我们使用模板化上面的模式: ```cpp template<typename FuncType, typename MuxType, typename PtrType> auto lockAndCall(FuncType func, MuxType& mutex, PtrType ptr) -> decltype(func(ptr)) { MuxGuard g(mutex); return func(ptr); } ``` 如果这个函数的返回值类型(`auto ...->decltype(func(ptr))`)让你挠头不已,你应该到条款3寻求一下帮助,在那里我们已经做过详细的介绍。在`C++14`中,你可以看到,返回值可以通过简单的`decltype(auto)`推导得出: ```cpp template<typename FuncType, typename MuxType, typename PtrType> decltype(auto) lockAndCall(FuncType func, // C++14 MuxType& mutex, PtrType ptr) { MuxGuard g(mutex); return func(ptr); } ``` 给定`lockAndCall`模板(上边的任意版本),调用者可以写像下面的代码: ```cpp auto result1 = lockAndCall(f1, f1m, 0); // 错误 ... auto result2 = lockAndCall(f2, f2m, NULL); // 错误 ... auto result3 = lockAndCall(f3, f2m, nullptr); // 正确 ``` 他们可以这样写,但是就如注释中指明的,三种情况里面的两种是无法编译通过。在第一个调用中,当把`0`作为参数传给`lockAndCall`,模板通过类型推导得知它的类型。`0`的类型总是`int`,这就是对`lockAndCall`的调用实例化的时候的类型。不幸的是,这意味着在`lockAndCall`中调用`func`,被传入的是`int`,这个`f1`期望接受的参数`std::share_ptr<Widget>`是不不兼容的。传入到`lockAndCall`的`0`尝试来表示一个空指针,但是正真不传入的是一个普通的`int`类型。尝试将`int`作为`std::share_ptr<Widget>`传给`f1`会导致一个类型冲突错误。使用`0`调用`lockAndCall`会失败,因为在模板中,一个`int`类型传给一个要求参数是`std::share_ptr<Widget>`的函数。 对调用`NULL`的情况的分析基本上是一样的。当`NULL`传递给`lockAndCall`时,从参数`ptr`推导出的类型是整数类型,当`ptr`——一个`int`或者类`int`的类型——传给`f2`,一个类型错误将会发生,因为这个函数期待的是得到一个`std::unique_ptr<Widget>`类型的参数。 相反,使用`nullptr`是没有问题的。当`nullptr`传递给`lockAndCall`,`ptr`的类型被推导为`std::nullptr_t`。当`ptr`被传递给`f3`,有一个由`std::nullptr_t`到`Widget*`的隐形转换,因为`std::nullptr_t`可以隐式转换为任何类型的指针。 真正的原因是,对于`0`和`NULL`,模板类型推导出了错误的类型(他们的真正类型,而不是它们作为空指针而体现出的退化的内涵),这是在需要用到空指针时使用`nullptr`而非`0`或者`NULL`最引人注目的原因。使用`nullptr`,模板不会造成额外的困扰。另外结合`nullptr`在重载中不会导致像`0`和`NULL`那样的诡异行为的事实,胜负已定。当你需要用到空指针时,使用`nullptr`而不是`0`或者`NULL`。 |要记住的东西| |:--------- | |相较于`0`和`NULL`,优先使用`nullptr`| |避免整数类型和指针类型之间的重载|