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Qt：NULL与nullptr的区别(手写nullptr)

article 2024/11/16 9:01:05

前言

发现还是有人不知道NULL 与nullptr的区别，故写此文章。

正文

对于`NULL`

先看NULL的源码
在这里插入图片描述

我们可以看出这段代码是一个典型的预处理器宏定义块，用于处理 NULL 宏的定义。
先看开头

#if defined (_STDDEF_H) || defined (__need_NULL)

这行代码检查是否已经定义了 _STDDEF_H 或 __need_NULL。
- _STDDEF_H 通常是在包含标准库头文件 <stddef.h> 时定义的宏。
- __need_NULL 是某些情况下（例如，部分标准头文件仅需要 NULL 定义）会定义的宏。

如果其中一个宏已定义，则代码块会执行。

#undef NULL		/* in case <stdio.h> has defined it. */

#undef NULL 取消之前可能在其他头文件（例如 <stdio.h>）中定义过的 NULL，确保后续的定义不会发生冲突。

#if defined(__GNUG__) && __GNUG__ >= 3
#define NULL __null

这一部分是针对 GNU C++ 编译器（G++）版本 3 及以上的特定定义。
- __GNUG__ 是 G++ 编译器的特定宏，用于检测当前编译器是否为 G++。
- __null 是 G++ 3.x 及以上版本中的内部表示，用于专门处理空指针的情况。

如果符合条件（G++ 3.x 及以上版本），NULL 被定义为 __null。

#else   /* G++ */
#ifndef __cplusplus
#define NULL ((void *)0)

如果当前编译环境不是 G++ 3.x 或更新版本，且不是 C++，那么 NULL 被定义为 ((void *)0)。
- 在 C 语言中，NULL 通常定义为 (void *)0，表示一个空指针。

#else   /* C++ */
#ifndef _WIN64
#define NULL 0

进入了 C++ 的条件分支。
- 如果正在编译 C++ 代码，且不是 64 位 Windows 环境（未定义 _WIN64），则 NULL 定义为 0。
- 在 C++ 中，NULL 通常直接定义为 0，因为 C++ 允许整数 0 被隐式转换为指针类型。

#else
#define NULL 0LL
#endif  /* W64 */
#endif  /* C++ */

如果是在 64 位 Windows 环境中，NULL 定义为 0LL，表示一个 64 位的长整数常量（long long）。
- 在 64 位环境中，使用 0LL 以保证 NULL 的大小与指针的大小一致。

#endif  /* G++ */
#endif  /* NULL not defined and <stddef.h> or need NULL.  */

关闭之前的条件编译语句。
#endif 对应前面的 #if，表示条件编译的结束。

#undef	__need_NULL

这行代码取消定义 __need_NULL，确保之后不会再次使用这个宏。

总结

在 GNU C++ 3.x 及以上版本中，NULL 定义为 __null。
在 C 语言中，NULL 定义为 (void *)0，表示空指针。
在 C++ 中，NULL 定义为 0，因为 0 可以隐式转换为指针类型。
在 64 位 Windows 环境下，为了确保指针和 NULL 的大小一致，定义为 0LL。
由以上我们可知NULL既可以表示0又可以表示(void*)0，这就说明它有二义性。

测试

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);
    int* ptr = NULL;
    int b = 0;
    int* ptr2 = nullptr;
    QString* ptr3 = nullptr;
    if (ptr == 0) {
        qDebug()<<"ptr is null"<<ptr;
    }
    if (b == NULL) {
        qDebug()<<"b is null"<<b;
    }
    if (ptr2 == 0) {
        qDebug()<<"ptr2 is nullptr"<<ptr2;
    }
    if (!ptr3) {
        qDebug()<<"ptr3 is nullptr"<<ptr3;
    }
    return a.exec();
}

运行结果

在这里插入图片描述

对于`nullptr`

我并没有找到它的源码(如果有找到的兄弟麻烦评论区告知下呗)，但是我知道nullptr是一种新的数据类型，就是专门用来表示空的一种数据类型。在源码中我只看到它简略的说明
在这里插入图片描述
nullptr的出现就是为了解决NULL即表示0又表示(void*)0的二义性问题。

手写`nullptr`

const class nullptr_t
{
public:
    // 模板类型转换运算符，可以将 nullptr 转换为任意类型的指针
    template<class T>
    inline operator T*() const
    {
        return 0;  // 返回值为 0，表示空指针
    }

    // 模板类型转换运算符，可以将 nullptr 转换为任意类成员指针
    template<class C, class T>
    inline operator T C::*() const
    {
        return 0;  // 返回值为 0，表示空成员指针
    }
 
private:
    // 重载地址取运算符（&），防止获取 nullptr 的地址
    void operator&() const;
    
} nullptrSelf = {};

使用：

// widget.h
#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H

#include <QWidget>
const class nullptr_t
{
public:
    // 模板类型转换运算符，可以将 nullptr 转换为任意类型的指针
    template<class T>
    inline operator T*() const
    {
        return 0;  // 返回值为 0，表示空指针
    }

    // 模板类型转换运算符，可以将 nullptr 转换为任意类成员指针
    template<class C, class T>
    inline operator T C::*() const
    {
        return 0;  // 返回值为 0，表示空成员指针
    }

private:
    // 重载地址取运算符（&），防止获取 nullptr 的地址
    void operator&() const;

} nullptrSelf = {};


class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    Widget(QWidget *parent = nullptr);
    ~Widget();
    void test(int* a);

private:
    void* memberPtr;
};
#endif // WIDGET_H

// widget.cpp


#include "widget.h"
#include "qdebug.h"

Widget::Widget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
{
  memberPtr = nullptrSelf;
  qDebug()<<"memberPtr:"<<memberPtr;
  int* a = nullptrSelf;
  test(a);

}

Widget::~Widget()
{
}

void Widget::test(int* a)
{
    if (a == nullptrSelf) {
        qDebug()<<"a is null "<<a;
    } else {
        qDebug()<<"a is not null "<<a;
    }
}