返回类型为类中嵌套结构体时为何能返回nullptr？

在slang项目中发现如下函数定义：

// returnType is Preprocessor::MacroDef, which is a nested struct in class Preprocessor
Preprocessor::MacroDef Preprocessor::findMacro(Token directive) {
    std::string_view name = directive.valueText().substr(1);
    if (!name.empty() && name[0] == '\\')
        name = name.substr(1);

    auto it = macros.find(name);
    if (it == macros.end())
        return nullptr;  // <-- 这里返回nullptr
    return it->second;
}

对此感到困惑：该函数返回类型为Preprocessor类的嵌套结构体MacroDef，为何未找到宏时能返回nullptr？

以下是MacroDef结构体的完整定义：

// A saved macro definition; if it came from source code, we will have a parsed
// DefineDirectiveSyntax. Otherwise, it's an intrinsic macro and we'll note that here.
struct MacroDef {
    const syntax::DefineDirectiveSyntax* syntax = nullptr;
    MacroIntrinsic intrinsic = MacroIntrinsic::None;
    bool builtIn = false;

    MacroDef() = default;
    MacroDef(const syntax::DefineDirectiveSyntax* syntax) : syntax(syntax) {}
    MacroDef(MacroIntrinsic intrinsic) : intrinsic(intrinsic), builtIn(true) {}

    bool valid() const { return syntax || intrinsic != MacroIntrinsic::None; }
    bool isIntrinsic() const { return intrinsic != MacroIntrinsic::None; }
    bool needsArgs() const;
};

原因分析 #

这是C++隐式转换机制在起作用：

• MacroDef结构体提供了一个未标记explicit的单参数构造函数：MacroDef(const syntax::DefineDirectiveSyntax* syntax)，C++允许这种构造函数进行隐式类型转换。
• 当执行return nullptr;时，nullptr会被隐式转换成const syntax::DefineDirectiveSyntax*类型的空指针，随后调用上述构造函数，生成一个临时的MacroDef对象。
• 这个临时对象的syntax成员为nullptr，intrinsic为默认的MacroIntrinsic::None，调用它的valid()方法会返回false，正好用来表示“未找到宏”的无效状态。

简单来说，这里返回的不是真正的指针，而是一个通过空指针构造出来的无效MacroDef实例，利用了C++允许的隐式构造转换。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者alen