C++ 命名空間避免命名沖突的實(shí)現(xiàn)

更新時(shí)間：2024年03月07日 09:03:00 作者：釉色清風(fēng)

命名空間是C++中用來(lái)避免命名沖突的一種機(jī)制,本文主要介紹了C++ 命名空間避免命名沖突的實(shí)現(xiàn),具有一定的參考價(jià)值,感興趣的可以了解一下

??名字沖突問題

在實(shí)際生活中，一個(gè)大型的項(xiàng)目往往不是一個(gè)人獨(dú)立完成的，而是由若干個(gè)人合作完成的，不同的人分別完成不同的部分，最后組合成一個(gè)完整的程序。

假如不同的人分別定義了類，放在不同的頭文件中，在主文件(包含主函數(shù)的文件)需要用這些類時(shí)，就用#include指令將這些頭文件包含進(jìn)來(lái)。

由于各頭文件是由不同的人設(shè)計(jì)的，有可能在不同的頭文件中用了相同的名字來(lái)命名所定義的類或函數(shù)。這樣在程序中就會(huì)出現(xiàn)名字沖突。

??例子

程序員甲在頭文件header1.h中定義了類Student和函數(shù)fun:

#pragma once
//header1.h
#include <iostream>
#include<string>
#include <cmath>
using namespace std;
class Student //聲明Student類
{
public:

    Student(int n, string nam, int a)
    {
        num = n;
        name = nam;
        age = a;
    }
    void get_data();
private:

    int num;
    string name;
    int age;
};
//成員函數(shù)的定義
void  Student::get_data()
{
    cout<< num <<"" << name << "" << age << endl;
}
//定義全局函數(shù)(即外部函數(shù))
double fun(double a, double b)
{
    return sqrt(a + b);
}

在main函數(shù)所在的主文件中包含文件header1.h：

#include "header1.h"
int main()
{
    Student stud1(101,"Wang",18);
    stud1.get_data;
    cout<<fun(5,3)<<endl;
    return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果如下：

如果程序員乙寫了頭文件head2.h，在其中定義了其他類以外，還定義了類Student和函數(shù)fun，但其內(nèi)容與頭文件header1.h中的Student和函數(shù)fun有所不同。

//header2.h
#pragma once
#include <string.h>
#include<cmath>
#include<iostream>
using namespace std;
class Student
{
public:
    Student(int n, string nam, char s)//參數(shù)與header1.h中不同
    {
        num = n;
        name = nam;
        sex = s;
            
    }
    void get_data();
private:
    int num;
    string name;
    char sex;
};


//成員函數(shù)定義
void Student::get_data()
{
    cout << num << "" << name << "" << sex << endl;
}
//定義全局函數(shù)
double fun(double a, double b)
{
    return sqrt(a - b);//返回值與header1中的fun函數(shù)不同
}
......
//頭文件2可能還有其他的內(nèi)容

假如主程序員在其程序中要用到header1.h中的Student和函數(shù)fun，因而在程序中包含了頭文件header1.h，同時(shí)又要用到頭文件header2.h中的一些內(nèi)容，但是不知道此時(shí)header2.h中包含了與header1.h同名單內(nèi)容不同的Student類和fun函數(shù)，因而又在頭文件中包含了頭文件header2.h。

主文件如下：

//main file
#include <iostream>
#include "header1.h"
#include "header2.h"

int main()
{
    Student stud1(101,"Wang",18);
    stud1.get_data;
    cout<<fun(5,3)<<endl;
    return 0;
}

這時(shí)，程序編譯就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。

??名字沖突

因?yàn)樵陬A(yù)編譯后，頭文件中的內(nèi)容取代了對(duì)應(yīng)的#include指令，這樣就在同一個(gè)程序文件中出現(xiàn)了兩個(gè)Student類和兩個(gè)fun函數(shù)，顯然是重復(fù)定義，這就是名字沖突。

名字沖突，即在同一個(gè)作用域中含有兩個(gè)或多個(gè)同名的實(shí)體。

不僅如此，在程序中往往還需要引用一些庫(kù),包括C++編譯系統(tǒng)提供的庫(kù)、由軟件開發(fā)商提供的庫(kù)或者用戶自己開發(fā)的庫(kù)，為此需要包含有關(guān)的頭文件。如果在這些庫(kù)中包含有與程序的全局實(shí)體同名的實(shí)體，或者不同的庫(kù)中有相同的實(shí)體名，則在編譯時(shí)就會(huì)出現(xiàn)名字沖突。有人稱之為全局命名空間污染。

為了避免這類問題的出現(xiàn)，人們提出了許多方法，例如：將實(shí)體的名字寫得長(zhǎng)一點(diǎn)(包含十幾個(gè)或幾十個(gè)字母和字符)；把名字搞得特殊一些，包括一些特殊的字符；由編譯系統(tǒng)提供的內(nèi)部全局標(biāo)識(shí)符都用下劃線作為前綴，如_complex()，以避免與用戶的實(shí)體同名；由軟件開發(fā)商提供的尸體的名字用特定的字符作為前綴等。但是這樣的效果并不理想，而且增加了閱讀程序的難度，即可讀性降低了。

C語(yǔ)言和早期的C++語(yǔ)言沒有提供有效的機(jī)制來(lái)解決這個(gè)問題，沒有庫(kù)的提供者能夠建立自己的命名空間。人們希望ANSI C++ 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)能夠解決這個(gè)問題，提供一種機(jī)制、一種工具，使由庫(kù)的設(shè)計(jì)者命名的全局標(biāo)識(shí)符能夠和程序的全局實(shí)體名以及其他類的全局標(biāo)識(shí)符區(qū)別開來(lái)。

??命名空間

為了解決這個(gè)問題，ANSI C++增加了命名空間。

所謂命命名空間，就是一個(gè)由程序設(shè)計(jì)者命名的內(nèi)存區(qū)域。程序設(shè)計(jì)者可以根據(jù)需要指定一些有名字的空間域，把一些全局實(shí)體分別放在各個(gè)命名空間中，從而與其他全局實(shí)體分離開來(lái)。

我的理解就是原來(lái)我們的全局實(shí)體變量都是“暴露出來(lái)”的，然后命名空間的作用就是分別個(gè)你需要的全局實(shí)體“圍起來(lái)”，像柵欄一樣，每一塊區(qū)域都有一個(gè)專屬于自己的名字。然后在編譯階段，就像是好多個(gè)“圍起來(lái)的柵欄”，且各不相同。

命名空間的作用是建立一些互相分隔的作用域，把一些全局實(shí)體分隔開來(lái)，以免產(chǎn)生名字沖突。

這里有一段很形象的描述，可以幫助大家更好地理解：例如，某中學(xué)高三年級(jí)有3個(gè)叫李相國(guó)的學(xué)生，如果都在同一班，那么老師點(diǎn)名叫李相國(guó)時(shí)，3個(gè)人都站起來(lái)應(yīng)答，這就是名字沖突。因?yàn)樗麄儫o(wú)法辨別老師想叫的是哪一個(gè)李相國(guó)？同名者無(wú)法互相區(qū)分。為了避免同名混淆，學(xué)校把3個(gè)同名的學(xué)生分在3個(gè)班。這樣，在小班點(diǎn)名叫李相國(guó)時(shí)，只會(huì)有一個(gè)人應(yīng)答。也就是說(shuō)，在該班的范圍內(nèi)，即班作用域內(nèi)名字是唯一的。如果在全校集合時(shí)校長(zhǎng)點(diǎn)名，需要在全校范圍內(nèi)找這個(gè)學(xué)生，要考慮的作用域是全校范圍。如果校長(zhǎng)叫李相國(guó)，全校學(xué)生中又會(huì)有3個(gè)人一齊喊“到”，因?yàn)樵谕蛔饔糜蛑写嬖?個(gè)同名學(xué)生。為了在全校范圍內(nèi)區(qū)分這3名學(xué)生，即加上班名限定。這樣就不會(huì)產(chǎn)生混淆。

可以根據(jù)需要設(shè)置許多個(gè)命名空間，每個(gè)命名空間代表一個(gè)不同的命名空間域，不同的命名空間不能同名。這樣，可以把不同的庫(kù)中的實(shí)體放到不同的命名空間中，或者說(shuō)，用不同的命名空間把不同的實(shí)體隱藏起來(lái)。過(guò)去用的全局變量可以理解為存在于全局命名空間，獨(dú)立域所有有名的命名空間之外，不是不需要namespace聲明的，實(shí)際上是由系統(tǒng)隱式聲明的，在該空間中有效。

??命名空間的類型

在聲明一個(gè)命名空間時(shí)，花括號(hào)內(nèi)不僅可以包括變量，而且還可以包括一下類型：

變量(可以帶有初始化);
常量；
函數(shù)(可以是定義或聲明);
結(jié)構(gòu)體；
類；
模板；
命名空間(在一個(gè)命名空間中又定義了一個(gè)命名空間，即嵌套的命名空間)。

??命名空間的成員

例如：

namespace ns1 //指定命名空間ns1
{
    int a;
    double b;
}

ns1是命名空間的名字。
在花括號(hào)內(nèi)，聲明的實(shí)體即為命名空間的成員，包括全局變量a和b。
使用a和b，需要加上命名空間和作用域分辨符"::"，如ns1::a,ns1::b。
需要注意的是，a和b仍然是全局變量，僅僅是把他們放在了命名空間中而已。

??命名空間的使用

舉例如下：

namespace ns1
{
    const int RATE=0.08;//常量
    double pay;//變量
    double tax()//函數(shù)
    {
        return a*RATE;
    }
    namespace ns2 //嵌套命名空間
    ｛
     int age;
    ｝
}

輸出命名空間中ns1中成員的數(shù)據(jù)：

cout<<ns1::RATE<<endl;
cout<<ns1::pay<<endl;
cout<<ns1::tax()<<end;
cout<<ns1::ns2::age<<endl;

??使用命名空間解決名字沖突

聲明命名空間ns1，并在命名空間ns1中聲明Student類和定義成員函數(shù)、定義fun函數(shù)。

#pragma once
//header1.h
#include <iostream>
#include<string>
#include <cmath>
using namespace std;
namespace ns1 {
    class Student //聲明Student類
    {
    public:

        Student(int n, string nam, int a)
        {
            num = n;
            name = nam;
            age = a;
        }
        void get_data();
    private:

        int num;
        string name;
        int age;
    };
    //成員函數(shù)的定義
    void  Student::get_data()
    {
        cout << num << "" << name << "" << age << endl;
    }
    //定義全局函數(shù)(即外部函數(shù))
    double fun(double a, double b)
    {
        return sqrt(a + b);
    }
}

在header2.h中，聲明命名空間ns2,并在命名空間ns2中定義Student類和成員函數(shù)以及fun函數(shù)。

using namespace std;
namespace ns2
{
    class Student
    {
    public:
        Student(int n, string nam, char s)//參數(shù)與header1.h中不同
        {
            num = n;
            name = nam;
            sex = s;

        }
        void get_data();
    private:
        int num;
        string name;
        char sex;
    };


    //成員函數(shù)定義
    void Student::get_data()
    {
        cout << num << "" << name << "" << sex << endl;
    }
    //定義全局函數(shù)
    double fun(double a, double b)
    {
        return sqrt(a - b);//返回值與header1中的fun函數(shù)不同
    }
}

主函數(shù)如下：

#include "header1.h";
#include "header2.h";
int main()
{
    ns1::Student stud1(101, "Wang", 18);//用命名空間ns1中的Student類定義stud1
    stud1.get_data();
    cout <<ns1:: fun(5, 3) << endl;//調(diào)用命名空間ns1中的fun函數(shù)
    ns2::Student stud2(102, "Li", 'f');//用命名空間ns2中的Student類定義stud2
    stud2.get_data();
    cout << ns2::fun(5, 3) << endl;//調(diào)用命名空間ns2中的fun函數(shù)
    return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果如下：