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Item 8: Prefer nullptr to 0 and NULL.
条款八:优先考虑nullptr而非0和NULL
你看这样对不对:字面值0是一个int不是指针。 如果C++发现在当前上下文只能使用指针,它会很不情愿的把0解释为指针,但是那是最后的退路。 一般来说C++的解析策略是把0看做int而不是指针。
实际上,NULL也是这样的。但在NULL的实现细节有些不确定因素, 因为实现被允许给NULL一个除了int之外的整型类型(比如long)。 这不常见,但也算不上问题所在。这里的问题不是NULL没有一个确定的类型,而是0和NULL都不是指针类型。
在C++98中,对指针类型和整型进行重载意味着可能导致奇怪的事情。 如果给下面的重载函数传递0或NULL,它们绝不会调用指针版本的重载函数:
void f(int); //三个f的重载函数
void f(bool);
void f(void*);
f(0); //调用f(int)而不是f(void*)
f(NULL); //可能不会被编译,一般来说调用f(int),绝对不会调用f(void*)
而f(NULL)的不确定行为是由NULL的实现不同造成的。 如果NULL被定义为0L(指的是0为long类型),这个调用就具有二义性,因为从long到int的转换或从long到bool的转换或0L到void* 的转换都会被考虑。 有趣的是源代码表现出的意思(我指的是使用NULL调用f)和实际想表达的意思(我指的是用整型数据调用f)是相矛盾的。 这种违反直觉的行为导致C++98程序员都将避开同时重载指针和整型作为编程准则_[0]_。 在C++11中这个编程准则也有效,因为尽管我这个条款建议使用nullptr,可能很多程序员还是会继续使用0或NULL,哪怕nullptr是更好的选择。
nullptr的优点是它不是整型。 老实说它也不是一个指针类型,但是你可以把它认为是通用类型的指针。 nullptr的真正类型是std::nullptr_t,在一个完美的循环定义以后,std::nullptr_t又被定义为nullptr。 std::nullptr_t可以转换为指向任何内置类型的指针,这也是为什么我把它叫做通用类型的指针。
使用nullptr调用f将会调用void*版本的重载函数,因为nullptr不能被视作任何整型:
f(nullptr); //调用重载函数f的f(void*)版本
使用nullptr代替0和NULL可以避开了那些令人奇怪的函数重载决议,这不是它的唯一优势。 它也可以使代码表意明确,尤其是当和auto*一起使用时。 举个例子,假如你在一个代码库中遇到了这样的代码:
auto result = findRecord( /* arguments */ );
if (result == 0) {
…
}
如果你不知道findRecord返回了什么(或者不能轻易的找出),那么你就不太清楚到底result是一个指针类型还是一个整型。 毕竟,0也可以像我们之前讨论的那样被解析。 但是换一种假设如果你看到这样的代码:
auto result = findRecord( /* arguments */ );
if (result == nullptr) {
…
}
这就没有任何歧义:result的结果一定是指针类型。
当模板出现时nullptr就更有用了。 假如你有一些函数只能被合适的已锁互斥量调用。 每个函数都有一个不同类型的指针:
int f1(std::shared_ptr<Widget> spw); // 只能被合适的
double f2(std::unique_ptr<Widget> upw); // 已锁互斥量调
bool f3(Widget* pw); // 用
如果这样传递空指针:
std::mutex f1m, f2m, f3m; // 互斥量f1m,f2m,f3m,各种用于f1,f2,f3函数
using MuxGuard = // C++11的typedef,参见Item9
std::lock_guard<std::mutex>;
…
{
MuxGuard g(f1m); // 为f1m上锁
auto result = f1(0); // 向f1传递控制空指针
} // 解锁
…
{
MuxGuard g(f2m); // 为f2m上锁
auto result = f2(NULL); // 向f2传递控制空指针
} // 解锁
…
{
MuxGuard g(f3m); // 为f3m上锁
auto result = f3(nullptr); // 向f3传递控制空指针
} // 解锁
令人遗憾前两个调用没有使用nullptr,但是代码可以正常运行,这也许对一些东西有用。 但是重复的调用代码——为互斥量上锁,调用函数,解锁互斥量——更令人遗憾。它让人很烦。 模板就是被设计于减少重复代码,所以让我们模板化这个调用流程:
template<typename FuncType,
typename MuxType,
typename PtrType>
auto lockAndCall(FuncType func,
MuxType& mutex,
PtrType ptr) -> decltype(func(ptr)) {
MuxGuard g(mutex);
return func(ptr);
}
如果你对函数返回类型** (auto … -> decltype(func(ptr)) 感到困惑不解,Item3可以帮助你。 在C++14中代码的返回类型还可以被简化为decltype(auto)**:
template<typename FuncType,
typename MuxType,
typename PtrType>
decltype(auto) lockAndCall(FuncType func,
MuxType& mutex,
PtrType ptr) {
MuxGuard g(mutex);
return func(ptr);
}
可以写这样的代码调用lockAndCall模板(两个都算):
auto result1 = lockAndCall(f1, f1m, 0); // 错误!
…
auto result2 = lockAndCall(f2, f2m, NULL); // 错误!
…
auto result3 = lockAndCall(f3, f3m, nullptr); // 没问题
代码虽然可以这样写,但是就像注释中说的,前两个情况不能通过编译。 在第一个调用中存在的问题是当0被传递给lockAndCall模板,模板类型推导会尝试去推导实参类型, 0的类型总是int,所以int版本的实例化中的func会被int类型的实参调用。 这与f1期待的参数std::shared_ptr不符。 传递0本来想表示空指针,结果f1得到的是和它相差十万八千里的int。 把int类型看做std::shared_ptr类型自然是一个类型错误。 在模板lockAndCall中使用0之所以失败是因为得到的是int但实际上模板期待的是一个 std::shared_ptr
第二个使用NULL调用的分析也是一样的。当NULL被传递给lockAndCall,形参ptr被推导为整型_[1]_, 然后当ptr——一个int或者类似int的类型——传递给f2的时候就会出现类型错误。当ptr被传递给f3的时候, 隐式转换使std::nullptr_t转换为Widget* ,因为std::nullptr_t可以隐式转换为任何指针类型。
模板类型推导将0和NULL推导为一个错误的类型,这就导致它们的替代品nullptr很吸引人。 使用nullptr,模板不会有什么特殊的转换。 另外,使用nullptr不会让你受到同重载决议特殊对待0和NULL一样的待遇。 当你想用一个空指针,使用nullptr,不用0或者NULL。
记住
- 优先考虑nullptr而非0和NULL
- 避免重载指针和整型
译注
[0] 请务必注意结合上下文使用这条规则
[1] 由于依赖于具体实现所以不一定是整数类型,所以用整型泛指int,long等类型