零指標的定義

C語言：NULL
C++03前：0
C++11：nullptr

進化之路

最開始，C語言中的NULL通常定義成

#define NULL ((void *)0)
// C語言有隱式指標轉換，可以寫如下程式碼
int *i = NULL;
time_t* t = NULL;

然而C++語言要求更為嚴格，不允許進行這樣的隱式轉換，而是直接使用字面值0作為零指標，為了相容之前的習慣，NULL會進行這樣的定義

#ifdef __cplusplus
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void *)0)
#endif

不過當時C++的書籍都推薦用0而不是NULL，這是為什麼呢？我所參考的原文描述的原因是這樣的：
因為C++有函式過載，考慮如下程式碼

void foo( int a, int* b );
// 其它檔案中呼叫如下程式碼
foo( 1, NULL );
foo( 1, 0 );

呼叫正常，如果我們添加了一個過載函式

void foo( int a, int* p );
void foo( int a, int b );
// 其它檔案中呼叫如下程式碼
foo( 1, NULL );
foo( 1, 0 );

對於NULL版本，我們可能無法意識到錯誤，因為我們一直會認為NULL就應該呼叫指標版本，而對於0來說，我們很快能夠發現呼叫了整數版本，從而調整我們的呼叫方式：

foo( 1, static_cast<int*>(0
 
) );

可是，我自己的實驗結果是這樣的

void f( int a, int* p );
foo( 1, NULL );  // ok
foo( 1, 0 );   // ok

void f( int a, int* p );
void f( int a, int b );
foo( 1, NULL );  // compile error, ambiguous
foo( 1, 0 );   // ok, but call f(int, int)

也就是在這種情況下，NULL和0並不等價，NULL版本直接給了編譯錯誤，而0版本直接偷偷遷移到新的函式，我們可以得知，NULL和0並不是完全等價，目前來看，NULL比0似乎有了一點優勢。
讓我們看看NULL到底是怎麼定義的，一般NULL定義在stddef.h裡，我找到了gcc 4.9.1中是這麼定義的：

/* A null pointer constant.  */

#if defined (_STDDEF_H) || defined (__need_NULL)
#undef NULL             /* in case <stdio.h> has defined it. */
#ifdef __GNUG__
#define NULL __null
#else   /* G++ */
#ifndef __cplusplus
#define NULL ((void *)0)
#else   /* C++ */
#define NULL 0
#endif  /* C++ */
#endif  /* G++ */
#endif  /* NULL not defined and <stddef.h> or need NULL.  */
#undef  __need_NULL

可以看到除了一個__null，其餘部分和上面介紹的是一致的，所以g++編譯器一定是用了__null，其實，這個__null是在gcc編譯器原始碼中定義的，具體查詢過程請見參考條目[1]，我本想將其原始碼也貼過來的，後來覺得也沒有必要，因為看了原始碼也不能立刻明白是怎麼回事。相關原始碼檔案是：

• gcc/c-family/c-common.h
• gcc/c-family/c-common.c
• gcc/ginclude/stddef.h
• gcc/cp/parser.c

也就是說，聰明的編譯器會在遇到__null的時候，做特殊語法分析，從而讓NULL表現的和整數0能夠相容，又不完全一樣。在NULL當成0使用的時候，儘可能的給出警告，例如

void foo( int a, int b ); // 只有這個定義
foo( 1, NULL ); // g++會給出警告

編譯器會盡可能提醒使用者NULL應該作為指標，類似的，clang編譯器也有一個__null的定義。

不管怎麼樣，以上的方案都是讓人迷茫的，也都是不徹底的，所以C++11推出了nullptr關鍵字來表示零指標，它是一個C++語言的關鍵字，所以不要問是在哪裡定義的，它的身份已經和NULL不同了。另外它的這個型別是std::nullptr_t，可以在stddef.h中發現這樣的程式碼

namespace std { typedef decltype(nullptr) nullptr_t; }

我們應該在未來的程式碼中儘量多的使用nullptr，目前，C++程式碼庫中的程式碼大部分還是使用的NULL。