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一道C++面试题关于nullptr的知识点

article 2025/1/5 8:08:03

在这里插入图片描述

一、关于nullptr的面试题

下面的代码在什么情况下，没有问题。

int main() {
    MyClass* ptr = nullptr;
    ptr->Function1();  
    return 0;
}

通常来说，ptr是一个空指针，用空指针来调用函数是不可能的，怎么肯能正确呢？

二、回顾一下nullptr的基础知识

nullptr 是 C++11 引入的一个关键字，用于表示空指针，它解决了 C++ 此前在空指针表示方面存在的一些问题，以下是关于它的基础知识介绍：

引入背景
- 在 C++98 标准中，空指针通常用宏 NULL 来表示，而 NULL 被定义为 ((void*)0) ，本质上是一个值为0的整数常量。这种定义方式在函数重载场景下容易引发歧义。例如，当一个函数接受 int 指针参数，另一个函数接受 int 类型参数时，传入 NULL 可能导致编译器调用错误的函数，因为 NULL 既能被当作指针类型，也能被当作整型。
- 为了消除这类二义性，C++11 引入了 nullptr。
类型
- nullptr 的类型是 std::nullptr_t，这是一种独特的类型，它可以隐式转换为任何指针类型，但不能转换为非指针类型，如整数类型。这就保证了类型安全，避免像过去使用 NULL 时可能出现的混淆。例如：

void foo(int*);
void foo(int);

int main() {
    foo(nullptr);  // 正确调用foo(int*)
    // foo(NULL);  // 在旧代码中，这会有歧义，可能导致错误调用
    return 0;
}

用法
- 用于初始化指针变量，明确地将指针设置为空状态。例如：

int* p = nullptr;
class MyClass;
MyClass* objPtr = nullptr;

- 作为函数参数传递，当函数期望接收一个指针参数，并且当前没有有效的指针可传时，使用 `nullptr` 清晰表明“这里没有指向有效对象的指针”：

#include <iostream>
#include <memory>

void printMessage(const char* msg) {
    if (msg!= nullptr) {
        std::cout << msg << std::endl;
    } else {
        std::cout << "No message." << std::endl;
    }
}

int main() {
    printMessage(nullptr);
    return 0;
}

与 0 和 NULL 的区别
- 0 是一个整型常量，虽然在很多情况下能当作空指针使用，但编译器只是做了隐式转换，这种隐式转换正是造成类型混淆的根源。NULL 本质上等同于 0，同样有潜在风险。而 nullptr 从类型上就杜绝了与整型混淆的可能性，使代码语义更加清晰，编译时也能更精准地处理指针相关逻辑。

三、如何保证面试题能够不出问题

从上面的基础知识回顾中，可以发现，nullptr不同于0和NULL，它实际上是一个类型。如果在运行时，用该指针调用，应该是会报错的，但是如果是在编译时，就有效。考虑下面的代码：

class MyClass {
public:
    static void Function1() {
        std::cout << "This is a static function." << std::endl;
    }
};
int main() {
    MyClass* ptr = nullptr;
    ptr->Function1();  
    return 0;
}

在上述示例中，虽然ptr是nullptr，但由于静态函数不依赖于对象的实例，而是属于类本身，所以可以通过nullptr转换后的指针来调用静态函数。实际上，在这种情况下，即使指针为nullptr，编译器在解析函数调用时，会直接根据指针的类型找到对应的类和静态函数进行调用，而不会对指针进行解引用操作，因此不会出现空指针解引用的错误。

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