Re: [心得] 空指標常數(null pointer constant)

[tinlans ( )]

※ 引述《wtchen (沒有存在感的人)》之銘言：
: 以下是板工的小小心得，準備補充13誡用。
: 若是有不對的地方，請各位鞭小力點 /(_ _)\
: （板工很懶得上色，以後會放一份在板工新blog）
你已經懂得查資料和規格書了，所以這次回文就不提規格書。
我把回文重點放在其它地方。
: ### 在C的情況(注意：C++不適用，C++的場合請看下一節) ###
: 根據C11 standard 6.3.2.3 裡對空指標常數 (null pointer constant)的定義：
: An integer constant expression with the value 0, or such an expression cast
: to type void *, is called a null pointer constant.
: 也就是說，(void*)0 是空指標常數(null pointer constant)，
: 而(int *)0 是型別為整數指標的空指標(null pointer)，這兩者是不一樣的。
: 比較明顯的分別是，空指標常數可以被設成任何型別指標的左值，
: 而空指標只能被設成同樣型別指標的左值。
: 以下是一個比較清楚的例子：
: int *a = 0;           // 沒問題，空指標常數
: int *b = (int*) 0;    // 沒問題，左值是同型別的空指標
: int *c = (void*) 0;   // C沒問題，左值是空指標常數，不過C++會掛
: int *d = (long*) 0;   // 爆了，左值跟右值不同型態
上面這行在 C 不會爆炸，這也是 C 之所以被 C++ 爸爸討厭的原因之一。
C 本身對這種不相容指標是相當寬容的，只會給你 warning 而已。

clang 3.4.1:
warning: incompatible pointer types initializing 'int *' with an expression
         of type 'long *'

gcc 5.1.0:
warning: initialization from incompatible pointer type

這種警告訊息就算不打開 -Wall 都一樣會跳出來，目的是提醒這寫法可能有問題。
在開發階段使用 -Wall -Werror 將警告訊息全部修掉，是軟體工程師該有的態度。
因為 -Werror 會將 warning 變成 error，因此每個 warning 都逃不掉。

只是因為 warning 這東西很看 compiler 跟版本，所以 release 出去會拿掉 -Werror。
畢竟有些 compiler 會實驗一些比較新的警告功能，然後就會產生誤報。
有些使用者會使用更嚴格的 compiler，會產生 warning 的條件更多，所以不能留著。
但是在開發期間，這個選項還是該被打開，這是避免程式出錯的最基本原則之一。

另外，左值 (lvalue) 和右值 (rvalue) 是有既定成俗的中英對照。
你這邊想表達的是 LHS 跟 RHS，使用左值和右值是不恰當的。

: 這邊有另一個例子：
: typedef void (*func)(void);   // func f  = void (*f)();
: func a = 0;                   // 沒事，a是空指標常數
: func b = (void *)0;           // C 沒問題，C++會掛
: func c = (void *)(void *)0;   // C跟C++都看不懂
: ### 在C++的情況 ###
: 根據C++14 standard 4.10 裡對空指標常數 (null pointer constant)的定義：
: A null pointer constant is an integer literal (2.13.2) with value zero
: **or**(以後為C++11後特有) a prvalue of type std::nullptr_t.
: 意思是說，它可以是0或 nullptr，所以以下的情況：
: int x = NULL;           // C++ 可能沒問題(視版本而定)，不過會造成誤解
可能沒問題就是有問題的，你應該明確地叫大家不要這樣寫。

就像你貼的規格書定義，它在不同的 compiler 有不同的可能性。
因此這行丟到 gcc 和 clang 去開 C++11 mode 就會爆炸了。

clang 3.4.1:
error: cannot initialize a variable of type 'int' with an rvalue of
       type 'nullptr_t'


gcc 5.1.0:
error: cannot convert 'std::nullptr_t' to 'int' in initialization

我在用 C++11 模式編譯數百個 open source 專案的過程裡，這算是常踩到的錯誤之一。
所以我對這種寫法超級不爽，原本不該寫在 C++ 的東西就不該出現，沒有寬容的餘地。

實際上這在 C++11 以前也是不好的 code。
因為就算不用 C++11 mode，即使不開 -Wall 也會有警告訊息。

clang 3.4.1:
warning: implicit conversion of NULL constant to 'int'

gcc 5.1.0:
warning: converting to non-pointer type 'int' from NULL

: int* ptr = (void*)0;    // C 沒問題，C++會掛
: int* ptr = nullptr;     // C++11以後的正統用法，
:                            也就是上述C++14 standard裡的空指標常數
: **int x = NULL** 為啥會在C++裡造成誤解？
: 因為C++有C沒有的函數重載(function overloading)，舉例來說
: void DoSomething(int x);
: void DoSomething(char* x);
: - NULL = 0: DoSomething(NULL)會呼叫void DoSomething(int x)，即
:             DoSomething(0)。
: - NULL=nullptr: 會呼叫void DoSomething(char* x)，即DoSomething(nullptr)。
: 結論就是，C++11以後還是儘量用nullptr取代NULL吧！
事實上在 C++11 以前，C++ 的爸爸就很不喜歡使用 NULL：
http://www.stroustrup.com/bs_faq2.html#null
C++ 的爸爸很早之前就叫大家直接在 C++ 寫 0 代表空指標，而不是寫成 NULL。

因此用 0 取代 NULL 這件事是要對從 C 轉到 C++11 以前的人說的。
用 nullptr 取代 0 則是要對習慣舊 C++ 標準要轉到 C++11 以後標準的人說的。
這個拆成兩部分來說明會比較好。

: ### 參考資料 ###
: - [comp.lang.c FAQ list · Question 5.2 ](http://c-faq.com/null/null2.html)
: - [Is (int *)0 a null pointer?]
: (http://stackoverflow.com/questions/21386995/is-int-0-a-null-pointer)
: - [Why are NULL pointers defined differently in C and C++?]
: (http://stackoverflow.com/questions/7016861/
: why-are-null-pointers-defined-differently-in-c-and-c)

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