【转】 c++标准库—命名空间std和头文件的演变

原文：http://blog.csdn.net/left_la/article/details/8166475

1、命名空间std
C++标准中引入命名空间的概念，是为了解决不同模块或者函数库中相同标识符冲突的问题。有了命名空间的概念，标识符就被限制在特定的范围呢，不会引起命名冲突。最典型的例子就是std命名控件，C++标准库中所有标识符都包含在该命名空间中。
如果确信在程序中引用某个或者某些程序库不会引起命名冲突，那么可以通过using操作符来简化对程序库中标识符（通常时函数）的使用，例如：
using namespace std;
那么就可以不用在标识符在前缀std::来使用C++标准库库中的函数了。

 

2、头文件的命名和格式
C++标准引入的std命名空间并不向后兼容老的c++标准库。老的C++标准库的头文件中声明的标识符时全局范围的，不需要使用std命名空间限定就可 以使用。那么为了区分在标准化进程中的这种变化，C++新的标准库启用了新的头文件命名格式。这样就允许程序员通过包含不同格式的头文件来使用不同的 c++标准库。
新的C++标准库的头文件不再包含扩展名(.h, .hpp, .hxx等），形式如下：
#include <iostream>
#include <string>
这种新标准可以同样涵盖到C标准库，C标准库的头文件现在可以这样引用：
#include <cstdlib> //was: <stdlib.h>
#include <cstring> //was: <string.h>
而这种新格式的头文件中定义的标识符全部涵盖在std命名空间下。

这种新的命名方式的便利之处就在于可以方便地区分老的C标准库中的头文件和新的C++标准库中的头文件。比如C标准库中和C++标准库中原先都有一个<string.h>的头文件，如果同时使用的话，会很不方便。现在就不会存在这样的问题了，形式如下：
#include <string> //C++ stirng class
#include <cstring> //C char* functions

[注意］：这种新的命名标准并不是意味着在文件系统中标准库的头文件没有扩展名，标准库的头文件在实际的文件系统中可以有扩展名，也可以没有扩展 名，这取决于不同的C++系统include语句的实现。但是在实践中，大部分的C++系统的include语句就是简单地到文件系统中查找相同名称的头 文件，然后加载它，所以大部分c++系统的标准库头文件就是直接没有扩展名。但是，这种规则仅仅应用在标准库的头文件中，通常来说对于程序员自己定义的头 文件，还是加上特定的扩展名比较好。

当然，为了兼容性，原先C标准库的头文件还可以使用，诸如：
#include <stdlib.h>
这种情况下，所对应的标识符（变量或这函数）同时在全局范围和std命名空间中声明。

而对于C++标准库的老的头文件格式的使用，诸如：
#include <iostream.h>
在现有C++标准中没有说明，因此在理论上不应该被支持了。但是在实际中，一些C++系统的厂商实现中却提供了老的头文件格式，是为了向后兼容行。那么在 实际使用中，程序员应该根据自己的情况选择一种情况来使用，尽量使用新标准的格式，但如果未了兼容性一定要使用老的文件格式，也不是不可以。

 

3.C++标准库

C++标准库的所有头文件都没有扩展名。C++标准库的内容总共在50个标准头文件中定义，其中18个提供了C库的功能。<cname>形式的标准头文件【<complex>例外】其内容与ISO标准C包含的name.h头文件相同，但容纳了C++扩展的功能。在<cname>形式标准的头文件中，与宏相关的名称在全局作用域中定义，其他名称在std命名空间中声明。在C++中还可以使用name.h形式的标准C库头文件名。

C++标准库的内容分为10类：
C1.语言支持 C2.输入/输出 C3.诊断 C4.一般工具 C5.字符串 
C6.容器 C7.迭代器支持 C8.算法 C9.数值操作 C10.本地化

C1 标准库中与语言支持功能相关的头文件 头文件  描述  
<cstddef> 定义宏NULL和offsetof，以及其他标准类型size_t和ptrdiff_t。与对应的标准C头文件的区别是，NULL是C++空指针常量的补充定义，宏offsetof接受结构或者联合类型参数，只要他们没有成员指针类型的非静态成员即可。 
<limits> 提供与基本数据类型相关的定义。例如，对于每个数值数据类型，它定义了可以表示出来的最大值和最小值以及二进制数字的位数。 
<climits> 提供与基本整数数据类型相关的C样式定义。这些信息的C++样式定义在<limits>中 
<cfloat> 提供与基本浮点型数据类型相关的C样式定义。这些信息的C++样式定义在<limits>中 
<cstdlib> 提供支持程序启动和终止的宏和函数。这个头文件还声明了许多其他杂项函数，例如搜索和排序函数，从字符串转换为数值等函数。它与对应的标准C头文件stdlib.h不同，定义了abort(void)。abort()函数还有额外的功能，它不为静态或自动对象调用析构函数，也不调用传给atexit()函数的函数。它还定义了exit()函数的额外功能，可以释放静态对象，以注册的逆序调用用atexit()注册的函数。清除并关闭所有打开的C流，把控制权返回给主机环境。 
<new> 支持动态内存分配 
<typeinfo> 支持变量在运行期间的类型标识 
<exception> 支持异常处理，这是处理程序中可能发生的错误的一种方式 
<cstdarg> 支持接受数量可变的参数的函数。即在调用函数时，可以给函数传送数量不等的数据项。它定义了宏va_arg、va_end、va_start以及va_list类型 
<csetjmp> 为C样式的非本地跳跃提供函数。这些函数在C++中不常用 
<csignal> 为中断处理提供C样式支持 

C2 支持流输入/输出的头文件 头文件  描述  
< iostream> 支持标准流cin、cout、cerr和clog的输入和输出，它还支持多字节字符标准流wcin、wcout、wcerr和wclog。 
<iomanip> 提供操纵程序，允许改变流的状态，从而改变输出的格式。 
<ios> 定义iostream的基类 
<istream> 为管理输出流缓存区的输入定义模板类 
<ostream> 为管理输出流缓存区的输出定义模板类 
<sstream> 支持字符串的流输入输出 
<fstream> 支持文件的流输入输出 
<iosfwd> 为输入输出对象提供向前的声明 
<streambuf> 支持流输入和输出的缓存 
<cstdio> 为标准流提供C样式的输入和输出 
<cwchar> 支持多字节字符的C样式输入输出 

C3 与诊断功能相关的头文件 头文件 描述 
<stdexcept> 定义标准异常。异常是处理错误的方式 
<cassert> 定义断言宏，用于检查运行期间的情形 
<cerrno> 支持C样式的错误信息 

C4 定义工具函数的头文件 头文件 描述 
<utility> 定义重载的关系运算符，简化关系运算符的写入，它还定义了pair类型，该类型是一种模板类型，可以存储一对值。这些功能在库的其他地方使用 
<functional> 定义了许多函数对象类型和支持函数对象的功能，函数对象是支持operator()()函数调用运算符的任意对象 
<memory> 给容器、管理内存的函数和auto_ptr模板类定义标准内存分配器 
<ctime> 支持系统时钟函数 

C5 支持字符串处理的头文件 头文件 描述 
<string> 为字符串类型提供支持和定义，包括单字节字符串(由char组成)的string和多字节字符串(由wchar_t组成) 
<cctype> 单字节字符类别 
<cwctype> 多字节字符类别 
<cstring> 为处理非空字节序列和内存块提供函数。这不同于对应的标准C库头文件，几个C样式字符串的一般C库函数被返回值为const和非const的函数对替代了 
<cwchar> 为处理、执行I/O和转换多字节字符序列提供函数，这不同于对应的标准C库头文件，几个多字节C样式字符串操作的 一般C库函数被返回值为const和非const的函数对替代了。 
<cstdlib> 为把单字节字符串转换为数值、在多字节字符和多字节字符串之间转换提供函数 

C6 定义容器类的模板的头文件 头文件 描述 
<vector> 定义vector序列模板，这是一个大小可以重新设置的数组类型，比普通数组更安全、更灵活 
<list> 定义list序列模板，这是一个序列的链表，常常在任意位置插入和删除元素 
<deque> 定义deque序列模板，支持在开始和结尾的高效插入和删除操作 
<queue> 为队列(先进先出)数据结构定义序列适配器queue和priority_queue 
<stack> 为堆栈(后进先出)数据结构定义序列适配器stack 
<map> map是一个关联容器类型，允许根据键值是唯一的，且按照升序存储。multimap类似于map，但键不是唯一的。 
<set> set是一个关联容器类型，用于以升序方式存储唯一值。multiset类似于set，但是值不必是唯一的。 
<bitset> 为固定长度的位序列定义bitset模板，它可以看作固定长度的紧凑型bool数组 

C7 支持迭代器的头文件 头文件 描述 
<iterator> 给迭代器提供定义和支持 

C8 有关算法的头文件 头文件 描述 
<algorithm> 提供一组基于算法的函数，包括置换、排序、合并和搜索 
<cstdlib> 声明C标准库函数bsearch()和qsort()，进行搜索和排序 
<ciso646> 允许在代码中使用and代替&& 

C9 有关数值操作的头文件 头文件 描述 
<complex> 支持复杂数值的定义和操作 
<valarray> 支持数值矢量的操作 
<numeric> 在数值序列上定义一组一般数学操作，例如accumulate和inner_product 
<cmath> 这是C数学库，其中还附加了重载函数，以支持C++约定 
<cstdlib> 提供的函数可以提取整数的绝对值，对整数进行取余数操作 

C10 有关本地化的头文件 头文件 描述 
<locale> 提供的本地化包括字符类别、排序序列以及货币和日期表示。 
<clocale> 对本地化提供C样式支持