将 nullptr 传递给 std::string::assign 是否有效？答案

【问题标题】：Is it valid to pass nullptr to std::string::assign?将 nullptr 传递给 std::string::assign 是否有效？
【发布时间】：2021-10-27 20:59:44
【问题描述】：

我有一个返回指针和长度的函数，我想调用std::string::assign(pointer, length)。当长度为零并且指针可能为 nullptr 时，我是否必须做一个特殊情况（调用 clear）？

C++ 标准说：

21.4.6.3 basic_string::assign

basic_string& assign(const charT* s, size_type n);
Requires: s points to an array of at least n elements of charT.

那么如果n 为零呢？什么是零字符数组，一个如何指向它？调用是否有效

s.assign(nullptr, 0);

还是未定义的行为？

当大小 n 为零时，libstdc++ 的实现似乎不会取消引用指针 s，但这几乎不能保证。

【问题讨论】：

【解决方案1】：

学究式地，nullptr 不满足指向大小为>=0 的数组的要求，因此标准不保证行为（它是 UB）。

另一方面，如果n 为零，则不允许实现取消引用指针，因为指针可能指向大小为零的数组，并且取消引用这样的指针将具有未定义的行为。此外，没有任何必要这样做，因为没有任何内容被复制。

上述推理并不意味着忽略UB就可以了。但是，如果没有理由禁止s.assign(nullptr, 0)，那么最好将标准的措辞更改为“如果 n 大于零，则 s 指向...”。我不知道有什么好的理由拒绝它，但我也不能保证不存在一个好的理由。

请注意，添加检查并不复杂：

s.assign(ptr ? ptr : "", n);

什么是零字符数组

这是：new char[0]。自动或静态存储数组的大小不得为零。

【讨论】：

允许实现检查指针的有效性。检查指针是否指向分配的内存，甚至简单检查__debug_assert(cstr != nullptr) 可以存在于任何符合要求的实现中
@Revolver_Ocelot 可以，正如我所说，标准不保证行为。我希望任何检查指针的实现，只有在指针被取消引用时才会这样做。
如果我必须为零长度做一个特殊情况，我更喜欢打电话给clear()。
实际上，如果长度为零，则我传递给assign 的指针不是显式的nullptr 文字，而是一个诚实的char*，可能恰好为NULL。
@Bulletmagnet ，好吧，libc++ 和 libstdc++ 都做类似assert(len == 0 || ptr != nullptr) 的事情，所以至少可以安全地使用这些库。不要左右VS。如果代码中存在空指针滑动的危险，使用建议的三元运算符方法会更安全。

【解决方案2】：

正如您所指出的，标准说“s 指向一个数组...”。空指针不指向包含任意数量元素的数组。甚至没有 0 个元素。另外，请注意s 指向“一个至少 n 元素的数组...”。所以很明显，如果n 为零，你仍然可以将合法的指针传递给数组。

总的来说，std::string 的 API 没有很好地防范指向 charT 的空指针。所以你应该始终确保你传递给它的指针是非空的。

【讨论】：

【解决方案3】：

我不确定为什么实现会取消引用指向长度为零的数组的指针。

也就是说，我宁愿谨慎行事。您可以争辩说您不符合标准要求：

21.4.6.3 basic_string::assign

8要求：s指向一个至少有n个charT元素的数组

因为nullptr 没有指向一个数组。

所以从技术上讲，行为是未定义的。

【讨论】：

【解决方案4】：

来自标准 (2.14.7) [lex.nullptr]：

指针字面量是关键字 nullptr。它是std::nullptr_t 类型的纯右值。 [ 注意：std::nullptr_t 是一个独特的类型，既不是指针类型也不是指向成员类型的指针 ... ]

std::nullptr_t 可以根据 4.10.1 [conv.ptr] 隐式转换为任何类型的空指针。不管空指针的类型如何，事实仍然是它指向 nothing。

因此，它不满足s指向一个至少有n个charT元素的数组的要求。

这似乎是未定义的行为。

有趣的是，根据this answer，C++11 标准明确规定s 在basic_string 构造函数中不得为空指针，但此后该措辞已被删除。

【讨论】：