c++ namespace详解
前文
下文中的出现的"当前域"为"当前作用域"的简写
namepsace在c++中是用来避免不同模块下相同名字冲突的一种关键字,本文粗略的介绍了一下namespace的使用以及需要注意的地方:
- 1.可通过显示指定namespace,或使用using引入符号的方式, 或使用using namepsace加载整个namespace的方式使用一个名称空间下的符号
- 2.显示指定符号所属namespace的情况下,无论该表达式在哪里都是按照namespace绝对路径进行匹配而不是相对路径
- 3.using 指令是存在作用域和指令顺序性的,允许同时使用多个namespace,同时使用多个namespace存在相同的符号并不会覆盖,但编译会报ambigious,可通过显示指定符号所属namespace解决
- 4.using namespace相当于在当前域把namespace下的所有符号导入全局,如果当前域有局部变量,会出现局部变量覆盖全局变量的情况;
- 5.直接使用using引入变量A,相当于在当前域涉及到的A都是这个引入的A,不允许覆盖,同名,重复,否则报错。
- 6.对于匿名namespace, 编译器为每个不同编译单元(.o文件)生成的不同的namespace并使用它,可通过匿名空间实现类似于static的符号外部不可见性
- 7.namespace在编译期完成后的本质就是给符号加前缀
- 8.人生苦短,我还是显示指定吧
正文
使用namespace
下文简单的创建了一个名为n1的namespace,在其中放入了一个变量number,并在main()中使用了它
namespace n1{
int number = 1;
};
int main(){
//1.显式指出使用那个namespace下的number
std::cout<<n1::number<<std::endl;
//2.引入n1::number后再使用它
using n1::number;
std::cout<<number<<std::endl;
return 0;
}
还有另一种方式获取到n1::number,可以通过using namespace加载整个namespace进来,但这种方式有其复杂性(后文详述),通常不推荐使用
namespace n1{
int number = 1;
}
int main(){
using namespace n1; //使用namespace n1
std::cout<<number<<std::endl;
return 0;
}
符号的namepsace查找规则
由于namespace是支持嵌套的,在显式指出符号所属的namespace的情况下,无论这个表达式放在什么地方,都是按照绝对路径从头开始匹配namespace,什么意思呢, 如下:
namespace n1{
void fn(){
std::cout<<"1"; //这里是去找std::cout, 而不是找 n1::std::cout
}
}
global namspace
因为编译器为程序默认创建使用一个的global namespace(未显示指定在其余namespace下的定义生命变量都在global namespace下), 对于global namespace, 直接使用::, 前面什么都不需要加, 一般而言全局域的::是可以省略的,因为所有创建的东西都是在全局名称空间下,包括自己创建的namespace, 所以std::cout和::std::cout是一样的。
int number = 0;
int main(){
std::cout<<::temp<<std::endl;
return 0;
}
作用域
下面的例子显示了 using 是有作用域的,和一般的变量的作用域规则一样
namespace n1{
int number = 1;
}
namespace n2{
int number = 2;
}
int main(){
{
using n1::number;
std::cout<<number<<std::endl; // 1 输出n1::number
{
using n2::number;
std::cout<<number<<std::endl; // 2 输出n2::number
}
std::cout<<number<<std::endl; // 1 输出n1::number
}
return 0;
}
覆盖
当使用using namespace的时候,就会使用一个namespace,同时支持多个namespace的使用,在同时使用多个namespace的情况下,是会存在同名符号冲突的情况的,如下:
此时还是需要通过显示的指出所属namespace来解决
int number = 0; //global namespace
namespace n1{
int number = 1; //n1 namespace
}
int main(){
using namespace n1;
std::cout<<number<<std::endl; //由于同时存在两个全局变量number,所以此处会报ambigious的错误
return 0;
}
但如果此处using的变量则没有问题,其相当于在当前域引入了一个变量number
int number = 0;
namespace n1{
int number = 1;
}
int main(){
using n1::number; //声明接下来要使用n1::number了,接下里的number都是它,相当于在当前域引入了一个变量number
std::cout<<number<<std::endl; //没问题,输出1
return 0;
}
当使用一个namespace的时候,就相当于在当前域把该namespace的变量都导入全局中了,如往常,局部变量会覆盖全局变量
namespace n1{
int number = 1;
}
int main(){
int number = 0;
using namespace n1;
std::cout<<number<<std::endl;//输出的结果为0, 局部变量覆盖了n1::number
return 0;
}
但是要注意,如果是引入变量到当前域,和之前所说的一样相当于定义一个变量,编译器严格控制了,不允许再定义相同的符号
namespace n1{
int number = 1;
}
int main(){
using n1::number; // error: redeclaration of ‘int number’
int number = 0;
return 0;
}
匿名namespace
当定义一个名称空间时,可以忽略这个名称空间的名称,这种名称空间又被称为匿名namespace(匿名空间)
namespace {
int number;
}
编译器在内部会为这个名称空间生成一个唯一的名字,而且还会为这个匿名的名称空间生成一条using指令。所以上面的代码在效果上等同于:
namespace __UNIQUE_NAME_ {
int number;
}
using namespace __UNIQUE_NAME_;
匿名空间在不同的编译单元下的__UNIQUE_NAME_ 是不同的,可以用来解决链接阶段不同编译单元(.o文件)的符号同名现象,如下
**************f1.c***************
namespace{
int number;
}
void fn1(){}
**************f2.c***************
namespace{
int number;
}
void fn2(){}
**************main.c***************
int main(){
return 0;
}
**************编译链接***************
⚡ root@acnszavl00033 ~/temp/test g++ -c f1.c
⚡ root@acnszavl00033 ~/temp/test g++ -c f2.c
⚡ root@acnszavl00033 ~/temp/test g++ -o a.out main.c f1.o f2.o
但如果去掉了f1.c和f2.c中的namespace就会报重定义的错,因为在链接阶段会发现有两个同名符号(详见编译链接(1)的2.1 关于链接);namespace在编译期后的本质,就是给不同的名称空间下的符号加上前缀, 而static将变量的可见性限制为.o文件内部(而不是源文件内部),因无法在编程时显示调用我要xxx.o文件的匿名空间从而使用到其符号,所以也常见google也使用匿名空间以替代static
跨文件使用namespace
有时候我们希望跨文件使用namespace,可以如下使用方式
**************fn1.h***************
namespace n1{
extern int number; //声明
}
**************fn1.c***************
namespace n1{
int number = 1; //定义
}
**************main.c***************
#include"fn1.h"
#include<iostream>
int main(){
std::cout<<n1::number<<std::endl;
return 0;
}
当我们使用g++ main.c fn1.c去编译的时候应该想到,其做了如下操作,
g++ -c main.c //生成main.o
g++ -c fn1.c //生成fn1.o
g++ main.o fn1.o
因为我们知道namespace在编译期后的本质,就是给不同的名称空间下的符号加上前缀, 所以在链接阶段,要链接符号前缀相同,所以可以链接上