C++ -命名空间-详解

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C++ -命名空间-详解

1.C语言缺点之一 -- 命名冲突
2.命名空间
- 2.1定义
- 2.2使用
- - 访问命名空间中的变量
  - 展开命名空间域
  - 指定访问命名空间域
- 2.3其他功能
3.C++ 标准库中的命名空间
- 指定展开
4.总结

1.C语言缺点之一 – 命名冲突

先来看看下面这段简单的C语言代码：

#include <stdio.h>
int rand = 0;
int main()
{
	printf("%d\n", rand);
	return 0;
}

运行结果如下：

毫无疑问的结果对吧，那如果我再引入这样一个头文件呢：

#include <stdlib.h>

运行结果如下图：
在这里插入图片描述
报错了 ! 原因呢？

命名冲突 ——如果学过C语言，那应该能知道在<stdlib.h>里面有一个函数，用于生成随机数，而这个函数的名字就是rand，此处，我也定义了同名的变量rand，这就导致了命名冲突。

在C语言中，全局域中命名冲突非常常见，主要有以下两种情况：
1.与库函数冲突：
这就是上面代码报错的原因。
在C语言项目中，可能某天引入了一个库，结果出现了一大堆冲突。
2.开发者相互之间冲突：
在大型项目中，往往都是项目组，这代表不是一个人在写。
那么有没有一种可能，张三写的和李四写的冲突了，但在他们电脑上都能跑。有一天，不同模块合并到一起，结果发现冲突了，这时必然会有一个人要改他的代码。
如果张三、李四都将这个名字在他们的代码里用了几百上千词，那么要修改将是一个极其痛苦的事情。

而C++的祖师爷，下图的本贾尼·斯特劳斯特卢普，同样受够了C语言中的这个缺点，于是在C++中，创造了一个关键字namespace ，用来解决全局域中命名冲突的问题。
在这里插入图片描述

2.命名空间

2.1定义

命名空间可以定义出一个域，将其中的内存隔离在这个独立区域，不会与其他区域中的名字冲突：

namespace ly
{
	int rand = 0;
}

在上面的代码中，我定义了一个名为ly的命名空间，里面包含了变量rand。通过这种方式，避免了与标准库rand函数的冲突。

此处，ly是命名空间的名字，这里我取的是我博客名字【夜泉_ly】中的一部分，而一般开发中是用项目名字做命名空间名。

2.2使用

访问命名空间中的变量

在C语言的学习中，可以了解到，同一个域不能定义同名变量，而不同的域可以定义同名变量。
例如，全局作用域和局部作用域：

#include <stdio.h>
int a = 0;//全局域--全局变量
int main()
{
	int a = 1;//局部域--局部变量
	printf("%d\n", a);
	return 0;
}

C语言的域会影响生命周期，也会影响访问，比如上面这段代码的运行结果是1，因为优先访问的是局部变量。
那么有人问了，如果我就想访问全局变量呢？
也是有方法的：

#include <stdio.h>
int a = 0;//全局域--全局变量
int main()
{
	int a = 1;//局部域--局部变量
	printf("%d\n", ::a);
	return 0;
}

这里使用了域作用限定符::，其作用是对左边的域进行访问，此处::左边没有域，即左边为空白，代表对全局域进行访问。
再看下面这种情况：

#include <stdio.h>
int a = 0;//全局域--全局变量
namespace ly
{
	int a = 2;//命名空间域
}
int main()
{
	int a = 1;//局部域--局部变量
	printf("%d\n", a);
	return 0;
}

这里出现了三种域，局部域、全局域、命名空间域，按什么顺序访问？
第一次打印，结果为1，因为默认局部域优先。
再注释掉局部变量a：

//int a = 1;//局部域--局部变量

第二次打印，结果为0，因为局部域未找到指定变量时，会去全局域找。
再注释掉全局变量a：

//int a = 0;//全局域--全局变量

第三。。没有第三次打印了：
在这里插入图片描述
又报错了 ! 原因呢？

未声明a ——这是因为编译器并不会主动去命名空间域中搜索，所以会报错。
如何访问命名空间域呢？
一般而言，有两种方法：展开命名空间域 OR 指定访问命名空间域。

展开命名空间域

使用using关键字：

using namespace ly;

在一些C++程序开头，常常看见下面这两句代码：
#include <iostream>
using namespace std;
现在可以知道第二句在干什么了：展开了C++标准库的命名空间域。

指定访问命名空间域

printf("%d\n",ly::a);

即在域作用限定符::前加上要访问的命名空间。

现在使用第一个方法，展开命名空间域，来看看下面这段代码会输出什么值？😄

#include <stdio.h>
int a = 0;//全局域--全局变量
namespace ly
{
	int a = 2;//命名空间域
}
using namespace ly;//展开命名空间域
int main()
{
	printf("%d\n", a);
	return 0;
}

什么都输出不了！又报错了：
在这里插入图片描述
其实此处的两个a又冲突了：
展开命名空间域，是将命名空间域中的内容全部暴露到全局域，而同一个域不能定义同名变量，所以编译器会报错。
因此，不要轻易使用using namespace!

回到开头，如果想放心的使用rand作为变量名，可以使用命名空间，并通过指定访问命名空间域的方式访问：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
namespace ly
{
	int rand = 0;
}
int main()
{
	printf("%d\n", ly::rand);//打印rand变量的值
	printf("%p\n", rand);//打印rand函数的地址
	return 0;
}

此时可以成功输出结果，如图：
在这里插入图片描述

或许会有人问：为什么不能定义一个局部变量来解决问题？
需注意的是，此处的问题就是定义了一个全局变量，而这个全局变量与库冲突了。因此不能通过定义局部变量解决问题。

2.3其他功能

除了变量，命名空间还可以包含其他内容，例如函数、结构体等。
命名空间甚至可以嵌套使用：

namespace N1
{
	int a = 1;
	namespace N2
	{
		int a = 2;
	}
}

访问时也需多次使用::：

printf("%d\n",N1::N2::a);//输出2

通过嵌套命名空间，开发者可以进一步组织和管理代码。

3.C++ 标准库中的命名空间

在学习C语言时，有时也会看到一些C++的代码，这时或许会产生疑问，为什么C++无.h，比如：

#include <iostream.h>

其实，在很早之前，上面这句代码是存在的，在一些老编译器（如VC6.0）上也可以运行，但那时没有命名空间，也不需要展开。

而后来为了与C语言进行区分，并且有了命名空间，C++库、STL等被封进std，这时.h就被去掉了。

现在，标准库通过std命名空间进行管理，在 C++ 的标准库中，所有的库函数和对象都封装在 std 命名空间中。
又由于默认不去命名空间进行搜索，在使用标准库时，可以选择指定访问，例如：

std::cout << "Hello World!" << std::endl;

或者展开空间：

using namespace std;
cout << "Hello World!" << endl;

需注意：这个展开并非展开头文件，因此，展开std不等于不包含头文件！！

在包含了头文件后，在预处理阶段会将其内容展开，而其内容是封在std里的，展开了std，等于告诉编译器可以去这些内容里面进行搜索。
但是，直接展开会有风险，如果自己定义的跟库重名，就会报错，这不就直接回到起点，将C语言的缺点再次包含。
因此，建议在项目中不要展开，而是指定访问；而日常练习中可以展开。

而在一个项目中，可能会有百万级的代码量，每次都指定访问太过麻烦，这里就出现了一种新的玩法：