这是LLVM头文件。

// -*- C++ -*-
//===--------------------------- __nullptr --------------------------------===//
//
// Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
// See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
// SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
//
//===----------------------------------------------------------------------===//

#ifndef _LIBCPP_NULLPTR
#define _LIBCPP_NULLPTR

#include <__config>

#if !defined(_LIBCPP_HAS_NO_PRAGMA_SYSTEM_HEADER)
#pragma GCC system_header
#endif

#ifdef _LIBCPP_HAS_NO_NULLPTR

_LIBCPP_BEGIN_NAMESPACE_STD

struct _LIBCPP_TEMPLATE_VIS nullptr_t
{
    void* __lx;

    struct __nat {int __for_bool_;};

    _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY _LIBCPP_CONSTEXPR nullptr_t() : __lx(0) {}
    _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY _LIBCPP_CONSTEXPR nullptr_t(int __nat::*) : __lx(0) {}

    _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY _LIBCPP_CONSTEXPR operator int __nat::*() const {return 0;}

    template <class _Tp>
        _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY _LIBCPP_CONSTEXPR
        operator _Tp* () const {return 0;}

    template <class _Tp, class _Up>
        _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY
        operator _Tp _Up::* () const {return 0;}

    friend _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY _LIBCPP_CONSTEXPR bool operator==(nullptr_t, nullptr_t) {return true;}
    friend _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY _LIBCPP_CONSTEXPR bool operator!=(nullptr_t, nullptr_t) {return false;}
};

inline _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY _LIBCPP_CONSTEXPR nullptr_t __get_nullptr_t() {return nullptr_t(0);}

#define nullptr _VSTD::__get_nullptr_t()

_LIBCPP_END_NAMESPACE_STD

#else  // _LIBCPP_HAS_NO_NULLPTR

namespace std
{
    typedef decltype(nullptr) nullptr_t;
}

#endif  // _LIBCPP_HAS_NO_NULLPTR

#endif  // _LIBCPP_NULLPTR

(使用grep -r /usr/include/* '可以发现很多内容)

一个突出的东西是操作符* overload(返回0比分段故障友好得多……) 另一件事是，它看起来与存储地址根本不兼容。与抛出void*和将NULL结果作为哨兵值传递给普通指针的方式相比，这显然会减少“永远不要忘记，它可能是一个炸弹”的因素。

此外，你是否有另一个例子(除了维基百科的一个)，其中nullptr优于好旧的0?

是的。这也是在我们的生产代码中出现的一个(简化的)真实例子。它之所以突出，是因为gcc能够在交叉编译到具有不同寄存器宽度的平台时发出警告(仍然不确定为什么只有在从x86_64交叉编译到x86时，警告警告:从NULL转换为非指针类型'int'):

考虑以下代码(c++ 03):

#include <iostream>

struct B {};

struct A
{
    operator B*() {return 0;}
    operator bool() {return true;}
};

int main()
{
    A a;
    B* pb = 0;
    typedef void* null_ptr_t;
    null_ptr_t null = 0;

    std::cout << "(a == pb): " << (a == pb) << std::endl;
    std::cout << "(a == 0): " << (a == 0) << std::endl; // no warning
    std::cout << "(a == NULL): " << (a == NULL) << std::endl; // warns sometimes
    std::cout << "(a == null): " << (a == null) << std::endl;
}

它产生如下输出:

(a == pb): 1
(a == 0): 0
(a == NULL): 0
(a == null): 1

其他语言有保留词，它们是类型的实例。例如，Python:

>>> None = 5
  File "<stdin>", line 1
SyntaxError: assignment to None
>>> type(None)
<type 'NoneType'>

这实际上是一个相当接近的比较，因为None通常用于尚未初始化的东西，但与此同时，像None == 0这样的比较是假的。

另一方面，在普通C中，NULL == 0将返回真IIRC，因为NULL只是一个返回0的宏，这总是一个无效地址(AFAIK)。

它如何既是关键字又是类型的实例?

这并不奇怪。true和false都是关键字，作为字面量，它们有一个类型(bool)。Nullptr是一个std::nullptr_t类型的指针字面值，它是一个prvalue(不能使用&获取它的地址)。

4.10 about pointer conversion says that a prvalue of type std::nullptr_t is a null pointer constant, and that an integral null pointer constant can be converted to std::nullptr_t. The opposite direction is not allowed. This allows overloading a function for both pointers and integers, and passing nullptr to select the pointer version. Passing NULL or 0 would confusingly select the int version. A cast of nullptr_t to an integral type needs a reinterpret_cast, and has the same semantics as a cast of (void*)0 to an integral type (mapping implementation defined). A reinterpret_cast cannot convert nullptr_t to any pointer type. Rely on the implicit conversion if possible or use static_cast. The Standard requires that sizeof(nullptr_t) be sizeof(void*).

让我首先给您一个简单的nullptr_t的实现

struct nullptr_t 
{
    void operator&() const = delete;  // Can't take address of nullptr

    template<class T>
    inline operator T*() const { return 0; }

    template<class C, class T>
    inline operator T C::*() const { return 0; }
};

nullptr_t nullptr;

nullptr是返回类型解析器习惯用法的一个微妙示例，它根据分配给实例的类型自动推导出正确类型的空指针。

int *ptr = nullptr;                // OK
void (C::*method_ptr)() = nullptr; // OK

如上所述，当nullptr被赋值给整数指针时，将创建模板化转换函数的int类型实例化。方法指针也是一样。 通过这种方式利用模板功能，我们实际上每次都创建了适当类型的空指针，这是一个新的类型赋值。 因为nullptr是一个值为0的整型字面值，你不能使用它的地址，这是我们通过删除&操作符实现的。

为什么我们首先需要nullptr ?

你可以看到传统的NULL有一些问题，如下:

1️⃣隐式转换

char *str = NULL; // Implicit conversion from void * to char *
int i = NULL;     // OK, but `i` is not pointer type

2️⃣函数调用歧义

void func(int) {}
void func(int*){}
void func(bool){}

func(NULL);     // Which one to call?

编译会产生以下错误:

error: call to 'func' is ambiguous
    func(NULL);
    ^~~~
note: candidate function void func(bool){}
                              ^
note: candidate function void func(int*){}
                              ^
note: candidate function void func(int){}
                              ^
1 error generated.
compiler exit status 1

3️⃣构造函数重载

struct String
{
    String(uint32_t)    {   /* size of string */    }
    String(const char*) {       /* string */        }
};

String s1( NULL );
String s2( 5 );

在这种情况下，需要显式强制转换(即String s((char*)0))。

当一个函数可以接收指向多个类型的指针时，用NULL来调用它是不明确的。这种工作方式现在是非常hack的接受一个int并假设它是NULL。

template <class T>
class ptr {
    T* p_;
    public:
        ptr(T* p) : p_(p) {}

        template <class U>
        ptr(U* u) : p_(dynamic_cast<T*>(u)) { }

        // Without this ptr<T> p(NULL) would be ambiguous
        ptr(int null) : p_(NULL)  { assert(null == NULL); }
};

在c++ 11中，你可以重载nullptr_t，这样ptr<T> p(42);将是编译时错误，而不是运行时断言。

ptr(std::nullptr_t) : p_(nullptr)  {  }