空引用可能吗？

Question

这段代码是否有效（和定义的行为）？

int &nullReference = *(int*)0;

这两个g ++以及铛++编译它没有任何警告，即使使用-Wall，-Wextra，-std=c++98，-pedantic，-Weffc++...

当然，该引用实际上并不为空，因为无法访问该引用（这意味着取消引用一个空指针），但是我们可以通过检查其地址来检查其是否为空：

if( & nullReference == 0 ) // null reference

Answer 1

答案取决于您的观点：如果按照C ++标准进行判断，则无法获得空引用，因为您首先会获得未定义的行为。在第一次发生未定义行为之后，该标准允许发生任何事情。因此，如果您编写*(int*)0，那么从语言标准的角度来看，您已经具有未定义的行为，即取消引用空指针。程序的其余部分无关紧要，一旦执行了此表达式，您就退出了游戏。但是，实际上，可以很容易地从空指针创建空引用，直到您真正尝试访问空引用后面的值时，您才会注意到。您的示例可能有点太简单了，因为任何好的优化编译器都会看到未定义的行为，并简单地优化掉所有依赖于它的内容（甚至不会创建null引用，它也会被优化掉）。但是，优化工作取决于编译器来证明未定义的行为，这可能是不可能做到的。考虑一下文件内的这个简单函数converter.cpp：int& toReference(int* pointer) {&nbsp; &nbsp; return *pointer;}当编译器看到此函数时，它不知道指针是否为空指针。因此，它只是生成将任何指针转换为相应引用的代码。（顺便说一句，这是一个小问题，因为指针和引用在汇编程序中是完全相同的野兽。）现在，如果您还有另一个user.cpp包含代码的文件#include "converter.h"void foo() {&nbsp; &nbsp; int& nullRef = toReference(nullptr);&nbsp; &nbsp; cout << nullRef;&nbsp; &nbsp; //crash happens here}编译器不知道toReference()将取消对传递的指针的引用，并假定它返回有效的引用，实际上，该引用将为空引用。调用成功，但是当您尝试使用引用时，程序崩溃。希望。该标准允许发生任何事情，包括出现粉红色大象。您可能会问为什么这是相关的，毕竟，内部已经触发了未定义的行为toReference()。答案是调试：空引用可能像空指针一样传播和扩散。如果您不知道可以存在空引用，并学会避免创建空引用，则可能要花费大量时间来弄清楚为什么仅在尝试读取普通旧int成员时成员函数似乎崩溃了（答案：实例在该成员的调用中是一个空引用，this一个空指针也是如此，并且您的成员被计算为位于地址8）。那么如何检查空引用呢？你给了电话if( & nullReference == 0 ) // null reference在你的问题。嗯，那是行不通的：按照标准，如果取消引用空指针，您将具有未定义的行为，并且不创建空引用就无法创建空引用，因此，空引用仅存在于未定义行为的领域内。由于编译器可能会假设您未触发未定义的行为，因此它可以假设不存在空引用（即使它很容易发出生成空引用的代码！）。这样，它看到了if()条件，得出结论说它不可能成立，而只是丢弃了整个if()语句。随着链接时间优化的引入，以鲁棒的方式检查空引用已变得毫无可能。TL; DR：空引用有些可怕地存在：它们的存在似乎是不可能的（按标准而言），但是它们却存在（按生成的机器代码来确定），但是您看不到它们是否存在（=您的尝试将被优化），但无论如何它们可能会杀死您（=您的程序在怪异的点崩溃，甚至更糟）。您唯一的希望是它们不存在（=编写您的程序以不创建它们）。我希望那不会困扰您！

Answer 2

如果您打算找到一种在单例对象枚举中表示空值的方法，那么（取消）引用空值（C ++ 11，nullptr）是一个坏主意。为什么不按如下所示在类中声明表示NULL的静态单例对象，并添加一个返回nullptr的强制转换指针运算符？编辑：更正了几种错误类型，并在main（）中添加了if语句，以测试实际工作的强制转换指针操作符（我忘了..我的错）-2015年3月10日-// Error.hclass Error {public:&nbsp; static Error& NOT_FOUND;&nbsp; static Error& UNKNOWN;&nbsp; static Error& NONE; // singleton object that represents nullpublic:&nbsp; static vector<shared_ptr<Error>> _instances;&nbsp; static Error& NewInstance(const string& name, bool isNull = false);private:&nbsp; bool _isNull;&nbsp; Error(const string& name, bool isNull = false) : _name(name), _isNull(isNull) {};&nbsp; Error() {};&nbsp; Error(const Error& src) {};&nbsp; Error& operator=(const Error& src) {};public:&nbsp; operator Error*() { return _isNull ? nullptr : this; }};// Error.cppvector<shared_ptr<Error>> Error::_instances;Error& Error::NewInstance(const string& name, bool isNull = false){&nbsp; shared_ptr<Error> pNewInst(new Error(name, isNull)).&nbsp; Error::_instances.push_back(pNewInst);&nbsp; return *pNewInst.get();}Error& Error::NOT_FOUND = Error::NewInstance("NOT_FOUND");//Error& Error::NOT_FOUND = Error::NewInstance("UNKNOWN"); Edit: fixed//Error& Error::NOT_FOUND = Error::NewInstance("NONE", true); Edit: fixedError& Error::UNKNOWN = Error::NewInstance("UNKNOWN");Error& Error::NONE = Error::NewInstance("NONE");// Main.cpp#include "Error.h"Error& getError() {&nbsp; return Error::UNKNOWN;}// Edit: To see the overload of "Error*()" in Error.h actually workingError& getErrorNone() {&nbsp; return Error::NONE;}int main(void) {&nbsp; if(getError() != Error::NONE) {&nbsp; &nbsp; return EXIT_FAILURE;&nbsp; }&nbsp; // Edit: To see the overload of "Error*()" in Error.h actually working&nbsp; if(getErrorNone() != nullptr) {&nbsp; &nbsp; return EXIT_FAILURE;&nbsp; }}