【Modern C++ Part8】Prefer-nullptr-to-0-and-NULL

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：

	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：

	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：

	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：

	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：

	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：

	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9std::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：

	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：

	template<typename FuncType,typename MuxType,typename PtrType>decltype(auto) lockAndCall(FuncType func,                       // C++14MuxType& 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：

	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。