C++的命名空间详解

一个中大型软件往往由多名程序员共同开发,会使用大量的变量和函数,不可避免地会出现变量或函数的命名冲突。

当所有人的代码都测试通过,没有问题时,将它们结合到一起就有可能会出现命名冲突

例如小李和小韩都参与了一个文件管理系统的开发,它们都定义了一个全局变量 fp,用来指明当前打开的文件,

将他们的代码整合在一起编译时,很明显编译器会提示 fp **重复定义(Redefinition)**错误。

为了解决合作开发时的命名冲突问题,C++ 引入了**命名空间(Namespace)**的概念。

它可作为附加信息来区分不同库中相同名称的函数、类、变量等。使用了命名空间即定义了上下文。本质上,命名空间就是定义了一个范围

l例如:一个文件夹(目录)中可以包含多个文件夹,每个文件夹中不能有相同的文件名,但不同文件夹中的文件可以重名。

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定义命名空间

命名空间的定义使用关键字 namespace,后跟命名空间的名称:

namespace namespace_name
{
 	// 代码:variables/functions/classes   
}

为了调用带有命名空间的函数变量,需要在前面加上命名空间的名称。

::是一个新符号,称为域解析操作符,在C++中用来指明要使用的命名空间。

name::code; // code:变量、函数
实例1:
/*******************************************************************
 *   > File Name: namespace.cpp
 *   > Create Time: 2021年09月16日 21:32:04
 ******************************************************************/
#include <iostream>
using namespace std;

// 第一个命名空间
namespace space1{
    void func(){
        cout << "Inside first space" << endl;
    }
}
// 第二个命名空间
namespace space2{
    void func(){
        cout << "Inside second space" << endl;
    }
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    space1::func(); // 调用第一个空间的函数
    space2::func(); // 调用第二个空间的函数

    return 0;
}

编译、运行:

PS D:\2.SoftTools\cygwin64\home\fly\workSpace\cplusplus\day3> make
g++ -o namespace namespace.cpp -g -Wall
PS D:\2.SoftTools\cygwin64\home\fly\workSpace\cplusplus\day3> .\namespace.exe
Inside first space
Inside second space
using 指令

您可以使用 using namespace 指令,这样在使用命名空间时就可以不用在前面加上命名空间的名称。

这个指令会告诉编译器,后续的代码将使用指定的命名空间中的名称。

实例2:
/*******************************************************************
 *   > File Name: using-namespace.cpp
 *   > Create Time: 2021年09月16日 21:43:39
 ******************************************************************/
#include <iostream>
using namespace std;

namespace space1{
    void func(void){
        cout << "inside first namespace" << endl;
    }
}// namespace space1

namespace space2{
    void func(void){
        cout << "inside second namespace" << endl;
    }
} // namespace space2

using namespace space2;
int main(int argc, char* argv[])
{
    func(); // 调用第一个命名空间中的函数
    return 0;
}

编译、运行:

PS D:\2.SoftTools\cygwin64\home\fly\workSpace\cplusplus\day3> make
g++ -o using-namespace using-namespace.cpp -g -Wall
PS D:\2.SoftTools\cygwin64\home\fly\workSpace\cplusplus\day3> .\using-namespace.exe
inside second namespace

using 指令也可以用来指定命名空间中的特定项目。

例如,如果您只打算使用 std 命名空间中的 cout 部分,您可以使用如下的语句:

using std::cout;

随后的代码中,在使用 cout 时就可以不用加上命名空间名称作为前缀,但是 std 命名空间中的其他项目仍然需要加上命名空间名称作为前缀

实例3:
/*******************************************************************
 *   > File Name: using-namespace1.cpp
 *   > Create Time: 2021年09月16日 21:57:40
 ******************************************************************/
#include <iostream>
using std::cout;

int main(int argc, char* argv[])
{
    cout << "std::endl is used with std!" << std::endl;
    return 0;
}

编译、运行:

PS D:\2.SoftTools\cygwin64\home\fly\workSpace\cplusplus\day3> make
g++ -o using-namespace1 using-namespace1.cpp -g -Wall
PS D:\2.SoftTools\cygwin64\home\fly\workSpace\cplusplus\day3> .\using-namespace1.exe
std::endl is used with std!

using 指令引入的名称遵循正常的范围规则。名称从使用 using 指令开始是可见的,直到该范围结束。此时,在范围以外定义的同名实体是隐藏的。

不连续的命名空间

命名空间可以定义在几个不同的部分中,因此命名空间是由几个单独定义的部分组成的。

一个命名空间的各个组成部分可以分散在多个文件中。

所以,如果命名空间中的某个组成部分需要请求定义在另一个文件中的名称,则仍然需要声明该名称。

下面的命名空间定义可以是定义一个新的命名空间,也可以是为已有的命名空间增加新的元素:

namespace namespace_name {   // 代码声明 }
嵌套的命名空间

命名空间可以嵌套,您可以在一个命名空间中定义另一个命名空间,如下所示:

namespace namespace_name1 {   
	// 代码声明   
	namespace namespace_name2 {      
	// 代码声明   
	} 
}

您可以通过使用 :: 运算符来访问嵌套的命名空间中的成员:

// 访问 namespace_name2 中的成员 
using namespace namespace_name1::namespace_name2;  
// 访问 namespace:name1 中的成员 
using namespace namespace_name1;
实例4:
/*******************************************************************
 *   > File Name: namespace-namespace.cpp
 *   > Create Time: 2021年09月16日 22:18:52
 ******************************************************************/
#include <iostream>
using namespace std;
 
// 第一个命名空间
namespace first_space{
   void func(){
      cout << "Inside first_space" << endl;
   }
   // 第二个命名空间
   namespace second_space{
      void func(){
         cout << "Inside second_space" << endl;
      }
   }
}
using namespace first_space::second_space;
int main ()
{
   // 调用第二个命名空间中的函数
   func();
   
   return 0;
}

编译、运行:

PS D:\2.SoftTools\cygwin64\home\fly\workSpace\cplusplus\day3> make
g++ -o namespace-namespace namespace-namespace.cpp -g -Wall
PS D:\2.SoftTools\cygwin64\home\fly\workSpace\cplusplus\day3> .\namespace-namespace.exe
Inside second_space
实例5:

关于命名空间内变量和函数及全局变量的使用和作用域:

/*******************************************************************
 *   > File Name: namespace1.cpp
 *   > Create Time: 2021年09月16日 22:24:18
 ******************************************************************/
#include <iostream>
using namespace std;
namespace A
{
    int a = 100;
    namespace B            //嵌套一个命名空间B
    {
        int a =20;
    }
}

int a = 200;//定义一个全局变量

int main(int argc, char *argv[])
{
    cout <<"A::a ="<< A::a << endl;
    cout <<"A::B::a ="<<A::B::a << endl;
    cout <<"a ="<<a << endl;
    cout <<"::a ="<<::a << endl;

    int a = 30;
    cout <<"a ="<<a << endl;
    cout <<"::a ="<<::a << endl;

    return 0;
}

编译、运行:

PS D:\2.SoftTools\cygwin64\home\fly\workSpace\cplusplus\day3> make
g++ -o namespace1 namespace1.cpp -g -Wall
PS D:\2.SoftTools\cygwin64\home\fly\workSpace\cplusplus\day3> .\namespace1.exe
A::a =100
A::B::a =20
a =200 //全局变量a
::a =200
a =30 //局部变量a
::a =200

:全局变量 a 表达为 ::a,用于当有同名的局部变量时来区别两者

笔记:
实例6:
/*******************************************************************
 *   > File Name: namespace2.cpp
 *   > Author: fly
 *   > Mail: 1358326274@qq.com
 *   > Create Time: 2021年09月16日 22:28:21
 ******************************************************************/
#include <iostream>
using namespace std;
namespace A
{
    int a = 100;
    int fun()
    {
        cout<<"a = "<<a<<endl;
    }

    namespace B            //嵌套一个命名空间B
    {
        int a =20;
        int fun()
        {
             cout<<"a = "<<a<<endl;
        }

    }
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    cout<<a<<endl;// 错误:‘a’在此作用域中尚未声明
    fun();// 错误:‘fun’在此作用域中尚未声明

    return 0;
}

解决办法: 用 using 来告诉编译器用到的是哪个命名空间内的内容。

在 main() 上面加 using namespace A; 或者 using namespace A::B;

这样就可以使用其中的 a 和 fun()。

但是不能同时使用,因为这样也会导致编译出错,编译器器不知道要去使用哪个 a 和 fun()。

实例7:

命名空间冲突

/*******************************************************************
 *   > File Name: namespace3.cpp
 *   > Create Time: 2021年09月16日 22:32:58
 ******************************************************************/
#include <iostream>

using namespace std;
namespace A {
    int a = 100;
    namespace B            //嵌套一个命名空间B
    {
        int a = 20;
    }
}

int a = 200;//定义一个全局变量

int main(int argc, char *argv[]) {
    cout << "A::a =" << A::a << endl;        //A::a =100
    cout << "A::B::a =" << A::B::a << endl;  //A::B::a =20
    cout << "a =" << a << endl;              //a =200
    cout << "::a =" << ::a << endl;          //::a =200

    using namespace A;
    /*  错误:对‘a’的引用有歧义 */
    cout << "a =" << a << endl;     // Reference to 'a' is ambiguous // 命名空间冲突,编译期错误
    cout << "::a =" << ::a << endl; //::a =200

    int a = 30;
    cout << "a =" << a << endl;     //a =30
    cout << "::a =" << ::a << endl; //::a =200

    //即:全局变量 a 表达为 ::a,用于当有同名的局部变量时来区别两者。

    using namespace A;
    cout << "a =" << a << endl;     // a =30  // 当有本地同名变量后,优先使用本地,冲突解除
    cout << "::a =" << ::a << endl; //::a =200

    return 0;
}
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