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  • INVALID_HANDLE_VALUE 、 NULL、nullptr 和 nullptr_t 的联系

    一、INVALID_HANDLE_VALUE 

    1、源码

    1 //    WinNT.h
    2 typedef void *HANDLE;
    3 //    BaseTsd.h
    4 typedef _W64 long LONG_PTR, *PLONG_PTR;
    5 //    WinBase.h
    6 #define INVALID_HANDLE_VALUE ((HANDLE)(LONG_PTR)-1)

    2、解析

    (1)HANDLE 实际上是 void 指针类型,-1 经过(HANDLE)(LONG_PTR)之后,转成了 0xffffffff 。

    (2)原因:

    -1 的二进制为 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001,但数据在内存中是以补码形式存在的,故内存中存储的数据为 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111,按照 void* 去读取时,该值的结果为:0xffff ffff 了。

    二、NULL
      我们知道,在 C 语言中,NULL 通常被定义为:#define NULL ((void *)0)

      所以说 NULL 实际上是一个空指针,如果在 C 语言中写入以下代码,编译是没有问题的,因为在C语言中把空指针赋给 int 和 char 指针的时候,发生了隐式类型转换,把 void 指针转换成了相应类型的指针。

    1 int  *pi = NULL;
    2 char *pc = NULL;

      但是问题来了,以上代码如果使用 C++ 编译器来编译则是会出错的,因为 C++ 是强类型语言,void* 是不能隐式转换成其他类型的指针的,所以实际上编译器提供的头文件做了相应的处理:

    1 #ifdef __cplusplus
    2 #define NULL 0
    3 #else
    4 #define NULL ((void *)0)
    5 #endif

      可见,在 C++ 中,NULL 实际上是 0。因为 C++ 中不能把 void* 类型的指针隐式转换成其他类型的指针,所以为了解决空指针的表示问题,C++ 引入了 0 来表示空指针,这样就有了上述代码中的 NULL 宏定义。

    但是实际上,用NULL代替 0 表示空指针在函数重载时会出现问题,程序执行的结果会与我们的想法不同,举例如下:

     1 #include <iostream>
     2 using namespace std;
     3  
     4 void func(void* i)
     5 {
     6     cout << "func1" << endl;
     7 }
     8  
     9 void func(int i)
    10 {
    11     cout << "func2" << endl;
    12 }
    13  
    14 void main(int argc,char* argv[])
    15 {
    16     func(NULL);
    17     func(nullptr);
    18     getchar();
    19 }

      在这段代码中,我们对函数 func 进行可重载,参数分别是 void* 类型和 int 类型,但是运行结果却与我们使用 NULL 的初衷是相违背的,因为我们本来是想用 NULL 来代替空指针,但是在将 NULL 输入到函数中时,它却选择了 int 形参这个函数版本,所以是有问题的,这就是用 NULL 代替空指针在 C++ 程序中的二义性。

      为了解决上述问题,C++11 引入了 nullptr,专门表示空指针。

    三、nullptr
      从上面的例子中我们可以看到,使用 nullptr 作为实参,确实选择了正确的以 void* 作为形参的函数版本。

      此时又引入了新的问题,如下所示:

     1 #include <cstddef>
     2 #include <iostream>
     3  
     4 void f(int* pi)
     5 {
     6    std::cout << "Pointer to integer overload
    ";
     7 }
     8  
     9 void f(double* pd)
    10 {
    11    std::cout << "Pointer to double overload
    ";
    12 }
    13  
    14 int main()
    15 {
    16     int* pi; double* pd;
    17  
    18     f(pi);
    19     f(pd);
    20     f(nullptr);  // 不知调用哪个重载函数。
    21 }

    四、nullptr_t

      std::nullptr_t 是空指针字面量 nullptr 的类型。它是既非指针类型亦非指向成员指针类型的独立类型。

      对于nullptr_t 的类型可以定义如下:

     1 class nullptr_t  
     2 {  
     3 public:  
     4     template<class T>  
     5     inline operator T*() const    //定义类型转换操作符,使nullptr_t 可转为任意非类成员指针类型  
     6     { return 0; }  
     7   
     8       
     9     //重载类型转换操作符,使 nullptr_t 可以转换为类 C 中任意的指针类型(数据成员指针/函数成员指针)      
    10     //对类中数据成员的指针,T 将被推导为数据成员的类型 eg: int (X::*); 此时 T 为 int,C 为 X  
    11     //对类中函数成员的指针,T 将被推导为函数成员的类型 eg: int (X::*)(int); 此时T 等效于: typedef int (T)(int)  
    12     template<class C, class T>  
    13     inline operator T C::*() const    
    14     { return 0; }             
    15 private:                  
    16     void operator&() const;  
    17 };  
    18   
    19 const null_ptr nullptr = {}

    引入 nullptr_t 目的就是为了解决多个重载函数中,形参均为指针时传入 nullptr 不知调用哪一个的问题。

     1 #include <cstddef>
     2 #include <iostream>
     3  
     4 void f(int* pi)
     5 {
     6    std::cout << "Pointer to integer overload
    ";
     7 }
     8  
     9 void f(double* pd)
    10 {
    11    std::cout << "Pointer to double overload
    ";
    12 }
    13  
    14 void f(std::nullptr_t nullp)
    15 {
    16    std::cout << "null pointer overload
    ";
    17 }
    18  
    19 int main()
    20 {
    21     int* pi; double* pd;
    22  
    23     f(pi);
    24     f(pd);
    25     f(nullptr);  // 无 void f(nullptr_t) 可能有歧义
    26     // f(0);  // 歧义调用:三个函数全部为候选
    27     // f(NULL); // 若 NULL 是整数空指针常量则为歧义
    28                 // (如在大部分实现中的情况)
    29 }

    结果:

    1 Pointer to integer overload
    2 Pointer to double overload
    3 null pointer overload

    五、总结
      句柄初始化,使用 INVALID_HANDLE_VALUE 。

      指针初始化的方法有 NULL、nullptr。

      NULL 在 C++ 中就是 0,这是因为在 C++ 中 void* 类型是不允许隐式转换成其他类型的,所以之前 C++ 中用 0 来代表空指针,但是在重载整形的情况下,会出现上述的问题。所以,C++11 加入了 nullptr,可以保证在任何情况下都代表空指针,而不会出现上述的情况,因此,建议以后还是都用 nullptr 替代 NULL 吧,而 NULL 就当做 0 使用。

      引入 nullptr_t 目的是解决重载函数的形参都为指针时,传入 nullptr 歧义的问题。增加形参为 nullptr_t,可以明确告诉编译器,对于形参为 nullptr 的调用,直接调用 nullptr_t 的版本。

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