[C++] nullptr

1. nullptr

- '0'은 원래 정수(int)형 literal(리터럴)이다.

- 이는 포인터 변수 초기화에 사용될 수 있다.

- 0이 아닌 다른 정수형 literal은 포인터로 암시적 변환이 될 수 없다.

- 0을 가진 정수형 변수도 포인터로 암시적 형변환이 될 수 없다. 

int  n1 = 0;

int* p1 = 0;
int* p2 = n1; // error

 

nullptr // C++11

- null pointer를 나타내는 literal

- 모든 종류(타입)의 포인터 변수를 초기화 하는데 사용 가능

- 정수(실수) 초기화에 사용될 수는 없다.

int* p4 = nullptr;
int  n2 = nullptr; // error

 

1-1. nullptr의 등장배경

- 컴파일러마다 조금 차이는 있지만, 일반적으로 C와 C++에서 NULL의 매크로 정의하는 방법은 아래와 같다.

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

- __cplusplus란 모든 C++ 컴파일러가 제공하는 매크로이다.

void foo(int n) { std::cout << "int" << std::endl; }
void foo(void *p) { std::cout << "void*" << std::endl; }

int main(void)
{
    foo(0);
    foo(NULL); // void *을 기대하였으나, int가 나옴.
}

 

- C++에서 함수 오버로딩을 지원한다. 

- C언어에서의 NULL을 기대하고 void *가 나오길 바랬지만, 기대한대로 나오지 않는다.

[출력 결과]
int
int

- int와 void *가 나오길 기대했지만, C++에서 NULL은 0으로 정의된 상수이다. 0이니까 int로 받아들인 것이다.

- 만약 제대로 된 결과를 기대한다면, 아래와 같이 호출해야 한다.

foo(0)
foo((void *)0);

- 이 상황을 잘 해결하였지만, 또 다른 문제가 존재한다.

void goo(char *p) { std::cout << "char*" << std::endl; }

goo(0);        // Ok.
goo((void *)0) // C 언어에서는 문제 없으나, C++에서는 Error

- 위와 같은 함수가 있을때, C언어에서는 void *를 char *로 암시적 형변환 해주었지만, C++에서는 해주지 않는다.

 

NULL은 포인터 0의 의미로 사용하기 위해 만든 매크로이나, 일반적으로 C 언어와 C++ 언어에서 다르게 정의된다. 이는 컴파일러마다 조금씩 차이가있다.

C 언어 : (void *) 0.

C++ 언어 :  0 또는 0L 

 

※ 따라서, 이들을 NULL이아닌 nullptr로 호출하면 원하는 결과 출력이 가능하다.

void foo(int n) { std::cout << "int" << std::endl; }
void foo(void *p) { std::cout << "void*" << std::endl; }

int main(void)
{
    foo(0);
    foo(nullptr); // void *
}

void goo(char *p) { std::cout << "char*" << std::endl; }

goo(nullptr); // char*가 나옴.

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2. std::nullptr_t

- 모든 리터럴은 타입이 존재한다. (Ex. 0 -> int, 0.0 -> double, false -> bool)

- nullptr은 포인터형 리터럴은 std::nulptr_t이다.

 

std::nullptr_t

- nullptr의 타입

- 모든 종류(타입)의 포인터로 암시적 형변환이 된다.

#include <iostream>
int main()
{
    std::nullptr_t null = nullptr;
    
    int* p1 = null; // Ok.
    char* p2 = null; // Ok.
}

- 암시적으로 형변환이 되기 때문에 정상 실행이 된다.

 

nullptr과 template

template<class F, class T>
void call(F f, T arg) // int arg = 0
{                     // std::nullptr_t arg = nullptr
     f(arg);
}

void foo(int a) {}
void goo(int *p) {}

int main()
{
    foo(10); // ok
    goo(0); // ok
    
    call(foo, 10);
    call(goo, 0); // error
    
    call(goo,nullptr); // ok
}

- 이 문장에서 call(goo, 0);의 경우 에러가 발생한다.

- call에서 각각 goo,0을 받으면 이를 goo(arg)로 변환하여 넣을 것이다.

- goo(arg)로 변환하였기 때문에, 정수형 변수로 인식하면서, 이를 포인터로 형변환이 되지 않는다.

 

따라서, 0이 아닌 nullptr을 넣어서 사용해줘야 정상 작동 한다.

 

※ 결론은 포인터 변수를 초기화 할때는 이제부터 0이 아닌 nullptr을 사용해야 한다.