C++命名空间在多文件编程中的具体用法

《C++命名空间》一节讲到，C++ 引入命名空间是为了避免合作开发项目时产生命名冲突，例如：

#include <iostream>
namespace Li {  //小李的变量定义
    class Student {
    public:
        void display(){
            std::cout << "Li::display" << std::endl;
        }
    };
}
namespace Han {  //小韩的变量定义
    class Student {
    public:
        void display() {
            std::cout << "Han::display" << std::endl;
        }
    };
}
int main() {
    Li::Student stu1;
    stu1.display();

    Han::Student stu2;
    stu2.display();
    return 0;
}

程序执行结果为：

如上所示，小李与小韩各自定义了以自己姓氏为名的命名空间，此时再将他们各自定义的 Student 类放在一起编译就不会有任何问题。

那么，

当进行多文件编程时，命名空间又该如何使用呢？(个人：用在头文件中)
一个项目的多个头文件中可以使用同一个命名空间吗？(个人：可以，例如，string头文件，vector头文件等使用的都是同一个命名空间std)

接下来就对这些疑问做一一解答。

《C++多文件编程是什么》一节讲到，当进行多文件编程时，

通常是将声明部分（例如变量、函数和类等）划分到 .h 文件中，
将实现部分划分到 .cpp 文件中。

当进行多文件编程时，命名空间常位于 .h 头文件中。

举个例子，如下是对之前程序做的合理划分：

//student_li.h
#ifndef _STUDENT_LI_H
#define _STUDENT_LI_H
namespace Li {  //小李的变量定义
    class Student {
    public:
        void display();
    };
}
#endif

//student_li.cpp
#include "student_li.h"
#include <iostream>
void Li::Student::display() {
    std::cout << "Li::display" << std::endl;
}

//student_han.h
#ifndef _STUDENT_HAN_H
#define _STUDENT_HAN_H
namespace Han {  //小韩的变量定义
    class Student {
    public:
        void display();
    };
}
#endif

//student_han.cpp
#include "student_han.h"
#include <iostream>
void Han::Student::display() {
    std::cout << "han::display" << std::endl;
}

//main.cpp
#include <iostream>
#include "student_han.h"
#include "student_li.h"
int main() {
    Li::Student stu1;
    stu1.display();
    Han::Student stu2;
    stu2.display();
    return 0;
}

项目执行结果为：

注意，当类的声明位于指定的命名空间中时，如果要在类的外部实现其成员方法，需同时注明所在命名空间名和类名（例如本项目中的 Li::Student::display() ）。

上面的程序示例中，不同的头文件中使用的是不同的命名空间，除此之外，不同头文件中也可以使用名称相同的命名空间，但前提是位于该命名空间中的成员必须保证互不相同。

举个例子：

//demo1.h
#ifndef _DEMO1_H
#define _DEMO1_H
#include<iostream>
namespace demo {
    void display() {
        std::cout << "demo1::display" << std::endl;
    }
    int num=20;
}
#endif

//demo2.h
#ifndef _DEMO2_H
#define _DEMO2_H
#include <iostream>
namespace demo {
    void display(int a) {
        std::cout << "demo2::display" << std::endl;
    }
    //int num; 因为 demo1.h 中已经声明有同名的变量，取消注释会造成重定义错误
}
#endif

//main.cpp
#include <iostream>
#include "demo1.h"
#include "demo2.h"
int main() {
    demo::display();
    demo::display(2);
    std::cout << demo::num << std::endl;
    return 0;
}

项目执行结果为：

demo1::display
demo2::display
20

注意，本例中 display() 函数的实现也位于 .h 文件中，仅仅是为了演示方便，读者可自行将该函数的声明和定义进行合理划分。

可以看到，demo1.h 和 demo2.h 文件中都定义有 demo 命名空间，当这 2 个头文件被引入到 main.cpp 文件中时，意味着 demo 空间中同时包含 display()、display(int n) 以及 num 这 3 个成员。也就是说，分散在不同头文件中的同名命名空间会合并为一个。

(个人：必须将不同的头文件都包含，才能使用，也就是在编译当前文件可见，否则虽然定义的成员在同一个命名空间中，因此得要求不能重复定义，但是使用时我们得要求在成员名字在当前编译的文件中可见。实际这里的在main中合并，是声明使得命名空间中的名字可见，命名空间相当于在成员名字外面加了一层外壳，由即使不使用，同一个命名空间的成员不得重复定义可知，在不同文件同一命名空间中的成员早就合并了，只是分散在各个文件，在当前文件并不可见)