48、C++11新特性（nullptr与constexpr）：空指针常量、编译期常量

说实话，C++11之前，处理空指针和常量表达式这两件事，我一直觉得有点「别扭」。

先说说空指针。以前我们用 NULL 或者直接写 0。但 NULL 在 C++ 里其实是个宏，通常被定义为 0 或者 (void*)0。这就带来了一个很尴尬的问题——函数重载的时候，编译器会搞混。

nullptr：终于有了真正的空指针类型

我记得刚入行那会儿，写过这样的代码：

void foo(int) {
    cout << "调用了 int 版本" << endl;
}

void foo(char*) {
    cout << "调用了指针版本" << endl;
}

int main() {
    foo(NULL);   // 猜猜调用了哪个？
    foo(nullptr); // 这个呢？
}

猜到了吗？foo(NULL) 实际上调用了 foo(int)。因为 NULL 就是 0，编译器优先匹配了整型版本。这在我早期的一个项目里引发过 bug——我明明想传空指针，结果走进了整型分支。

nullptr 的出现就是为了终结这种混乱。它的类型是 std::nullptr_t，可以隐式转换为任何指针类型，但绝不会被当作整型。

我个人习惯，从 C++11 开始，所有空指针一律用 nullptr，不再碰 NULL。你想想看，代码里写 nullptr，读起来也更直观——「哦，这是个空指针」。而 NULL 总让人多犹豫半秒。

constexpr：把计算搬到编译期

再说 constexpr。这个关键字我一开始觉得有点多余——不是有 const 吗？

后来我明白了。const 只是承诺「这个值不会变」，但它的值可能是在运行时才确定的。而 constexpr 要求「这个值必须在编译期就能算出来」。

举个例子：

constexpr int factorial(int n) {
    return n <= 1 ? 1 : n * factorial(n - 1);
}

int main() {
    constexpr int val = factorial(5); // 编译期就算好了
    int arr[val]; // 可以用作数组大小
}

这段代码里，factorial(5) 在编译期就计算出了 120。val 是编译期常量，所以可以用来定义数组大小。这在 C++98 里是做不到的——那时候数组大小必须是字面量。

我在项目中遇到过一种场景：需要预计算一组查表数据，比如正弦值。用 constexpr 函数，可以在编译期生成整个数组，运行时直接查表，性能提升很明显。

constexpr 与 nullptr 的配合

这两个特性看似独立，其实在泛型编程和模板元编程里经常一起出现。比如：

template <typename T>
constexpr T* get_null() {
    return nullptr;
}

int main() {
    int* p = get_null<int>();
    double* q = get_null<double>();
}

这里 nullptr 提供了类型安全的空指针，constexpr 保证了函数在编译期求值。两者结合，写出来的代码既安全又高效。

避坑指南

我曾经踩过一个坑：在 constexpr 函数里调用了非 constexpr 函数。编译器直接报错，说「这个函数不能用于常量表达式」。嗯，当时我一脸懵。

后来养成了习惯：写 constexpr 函数时，确保它依赖的所有函数也都是 constexpr 的。否则，这个函数在运行时可以调用，但在编译期求值时就会失败。

另外，nullptr 虽然好，但别滥用。比如：

int* p = nullptr;
delete p; // 删除空指针是安全的，但没必要

删除空指针是合法的，但如果你每次都要检查指针是否为空，那说明设计上可能有问题。我个人建议：用智能指针代替裸指针，让生命周期管理更清晰。

知识体系图

总结一下

nullptr 和 constexpr 是 C++11 里两个看似简单、实则影响深远的特性。一个解决了空指针的类型安全问题，一个让编译期计算变得可控且可读。

我个人觉得，这两个特性是 C++ 从「带类的 C」走向「现代 C++」的重要标志。如果你还在用 NULL 和 const 硬扛，不妨试试 nullptr 和 constexpr——写起来更舒服，跑起来更放心。

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