C++11 nullptr 詳解：類型安全的空指針字面量，徹底替代 NULL/0

為什麼需要 nullptr？

C/C++ 歷史上用 `NULL` (宏) 或 `0` 表示空指針，但存在**類型安全缺陷**：

• C: `#define NULL (void*)0` → `void*` 可隱式轉換為任意指針類型，但 C++ 禁止 `void*` 隱式轉換。
• C++: `#define NULL 0` → `NULL` 本質是 `int`，導致重載決議錯誤。

經典重載決議錯誤示例

#include 
void f(int i)    { std::cout << "f(int)\n"; }
void f(void* p)  { std::cout << "f(void*)\n"; }

int main() {
    f(NULL);  // C++ 中 NULL=0 → 調用 f(int)！預期調用 f(void*)
    f(0);     // 同理，調用 f(int)
    f(nullptr); // 正確調用 f(void*)
    return 0;
}

輸出：

f(int)
f(int)
f(void*)

nullptr 特性

• 關鍵字 (C++11)，類型為 `std::nullptr_t`。
• 可隱式轉換為**任意指針類型** (`T*`, `T* const`, `void*` 等) 和**指針類成員指針**。
• **不可**隱式轉換為整數類型 (`int`, `long` 等)。
• `sizeof(nullptr) == sizeof(void*)`。
• 可用於 `bool` 語境 (`if (ptr)` 等價 `if (ptr != nullptr)`)。

合法用法示例

int* p1 = nullptr;
char* p2 = nullptr;
void (*func)() = nullptr;
int MyClass::* mp = nullptr; // 成員指針

const char* str = "hello";
if (str != nullptr) std::cout << str; // 判空

// 模板推導
template void g(T* p);
g(nullptr); // T 推導為 void? 實際需顯式 g(nullptr) 或傳遞類型化 nullptr

非法用法 (編譯錯誤)

int i = nullptr;        // 錯誤：不能轉換為 int
if (nullptr) {}         // 錯誤：不能作為條件判斷 (需轉 bool? 實際可轉 bool，但標準規定不可直接用於 if 條件? 澄清：可隱式轉 bool，但建議寫 if (ptr) 或 if (ptr != nullptr))
nullptr = 0;            // 錯誤：不可賦值
void f(int); f(nullptr); // 錯誤：無法匹配 int 參數

最佳實踐

1. 全面替代 NULL 和 0：所有指針初始化、賦值、比較、傳參均用 `nullptr`。
2. 現代 C++ 風格：`int* p = nullptr;` 而非 `int* p = NULL;` 或 `int* p = 0;`。
3. 智能指針：`std::unique_ptr p = nullptr;` / `std::shared_ptr p = nullptr;` 均正確。
4. 模板代碼：用 `nullptr` 避免 `0` 被推導為 `int` 導致模板實例化錯誤。

對比表

總結

`nullptr` 是 C++11 引入的**類型安全空指針字面量**，徹底解決 `NULL`/`0` 的重載決議歧義與類型安全問題。**現代 C++ 代碼中請無腦使用 `nullptr`**，拒絕 `NULL` 和 `0` 表示空指針。