C++命名空间

目的：

     * 掌握命名空间的作用及定义，如何使用命名空间。

一、 为什么需要命名空间

命名空间是ANSI C++引入的可以由用户命名的作用域，用来处理程序中常见的同名冲突。
在C语言中定义了3个层次的作用域，即文件(编译单元)、函数和复合语句。C++又引入了类作用域，类是出现在文件内的。在不同的作用域中可以定义相同名字的变量，互不于扰，系统能够区别它们。

由于各头文件可能是由不同的人设计的，有可能在不同的头文件中用了相同的名字来命名所定义的类或函数。
如：程序员甲在头文件headerl．h中定义了类Student和函数fun。

#include <string>
#include <cmath>
using namespace std;
class Student //声明Student类
{ 
public:
     Student(string nam,int a)
       { name=nam;age = a;}
     void get_data();
private:
     string name;
     int age;
};
void Student::get_data() //成员函数定义
{ 
    cout<<name<<endl; 
}

double fun(double a,double b)//定义全局函数(即外部函数)
{
    return sqrt(a+b);
}

程序员乙写了头文件header2．h，在其中同样定义了类Student和函数fun，但其内容与头文件headerl．h中的Student和函数fun有所不同。

#include <string>
#include <cmath>
using namespace std;
class Student //声明Student类
{ 
public:
     Student(string nam,char s) //参数与headerl中的student不同
     { name=nam;sex=s;}
     void get_data();
private:
     string name;
     char sex; //此项与headerl不同
};
void Student::get_data() //成员函数定义
{ 
    cout<<name<<" "<<sex<<endl; 
}

double fun(double a,double b) //定义全局函数 
{ 
    return sqrt(a-b);//返回值与headerl中的fun函数不同
} 

 假如程序员在其程序中要用到headerl．h中的Student和函数fun，因而在程序中包含了头文件headerl．h。同时要用到头文件header2．h中的一些内容(但对header2．h中包含与headerl.h中的Student类和fun函数同名而内容不同的类和函数并不知情)，因而在程序中又包含了头文件header2．h。

如果主文件(包含主函数的文件)如下：

#include <iostream>
using namespace std;
#include "header1.h"//包含头文件l
#include "header2.h"//包含头文件2
int main()
{ 
    Student stud1("Wang",18);
    stud1.get_data();
    cout<<fun(5,3)<<endl;
    return 0;
}

这时程序编译就会出错。因为在预编译后，头文件中的内容取代了对应的#include命令行，这样就在同一个程序文件中出现了两个Student类和两个fun函数，显然是重复定义。

二、 什么是命名空间

    命名空间：实际上就是一个由程序设计者命名的内存区域，程序设计者可以根据需要指定一些有名字的空间域，把一些全局实体分别放在各个命名空间中，从而与其他命名空间中的全局实体分隔开来。如：

namespace ns1 //指定命名中间nsl
{ 
    int a；
    double b; 
} //没有分号

namespace是关键字，nsl是用户自己指定的命名空间的名字(这里用ns1是因为ns是namespace的缩写，含义请楚)。现在命名空间成员包括变量a和b，注意a和b仍然是全局变量。如果在程序中要使用变量a和b，必须加上命名空间名和作用域分辨符“::”，如nsl::a，nsl::b。这种用法称为命名空间限定(qualified)，这些名字(如nsl::a)称为被限定名(qualified name)。
命名空间的花括号内不仅可以包括变量，而且还可以包括以下类型：
·变量(可以带有初始化)；
·常量； 
·数(可以是定义或声明)；
·结构体；
·类；
·模板；
·命名空间(在一个命名空间中又定义一个命名空间，即嵌套的命名空间)。

注意：在头文件中，不要把#include命令放在命名空间中

如：

namespace nsl
{ 
    const int RATE=0.08； //常量
    double pay；       //变量
    double tax()       //函数
    {
        return a*RATE；
    }
    namespacens2       //嵌套的命名空间
    {
        int age；
    }
} 

如果想输出命名空间nsl中成员的数据，可以采用下面的方法：

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

三、 使用命名空间解决名字冲突

现在利用命名空间解决程序中名字冲突问题。修改两个头文件，把在头文件中声明的类分别放在两个不同的命名空间中。
头文件headerl修改为：

using namespace std;
#include <string>
#include <cmath>
namespace ns1 //声明命名空间ns1
{ 

class Student //在命名空间nsl内声明Student类 
{ 
    。。。
};
void Student::get_data() //定义成员函数
{ 
    。。。
}

double fun(double a,double b) //在命名空间n引内定义fun函数
{ 
    。。。
}

}

头文件header2修改为：

#include <string>
#include <cmath>
namespace ns2 //声明命名空间ns2
{ 

class Student
{ 
    。。。
}
void Student::get_data()
{
    。。。
}

double fun(double a,double b)
{
    。。。
}

}

调用程序可改为：

#include <iostream>
#include "header1.h" //包含头文件l
#include "header2.h" //包含头文件2
int main()
{ 
    ns1::Student stud1("Wang",18);//用命名空间nsl中声明的Student类定义studt
    stud1.get_data(); //不要写成ns1::st udl.get_data()； 
    cout<<Ns1::fun(5,3)<<endl; //调用命名空间ns1中的fun函数

    ns2::Student stud2(102,"Li",'f'); //用命名空间ns2中声明的Student类定义stud2
    stud2.get_data();
    cout<<ns2::fun(5,3)<<endl; //调用命名空间nsl，中的fun函数
    return 0; 
}

四、 使用命名空间成员的方法

从上面的介绍可以知道，在引用命名空间成员时，要用命名空间名和::对命名空间成员进行限定，以区别不同的命名空间中的同名标识符。即：
命名空间名::命名空间成员名
但如果命名空间名字比较长，尤其在有命名空间嵌套的情况下，为引用一个实体，需要写很长的名字。在一个程序中可能要多次引用命名空间成员，就会感到很不方便。

1 、使用命名空间别名
可以为命名空间起一个别名(namespace alias)，用来代替较长的命名空间名。如
namespace Television //声明命名空间，名为Television
{ ... }
可以用一个较短而易记的别名代替它。如：

namespace TV=Television； //别名TV与原名Television等价，在原来出现Television的位置都可以无条件地用TV来代替。

2、使用using命名空间成员名
using后面的命名空间成员名必须是由命名空间限定的名字。例如：

using nsl::Student；

则在其后程序中出现的Student就是隐含地指nsl::Student。

3、使用using namespace命名空间名
用上面介绍的using命名空间成员名，一次只能声明一个命名空间成员，如果在一个命名空间中定义了10个实体，就需要使用10次using命名空间成员名。能否在程序中用一个语句就能一次声明一个命名空间中的全部成员呢?C++提供了using namespace语句来实现这一目的。using namespace语句的一般格式为
using namespace 命名空间名；

如：

using nanlespace nsl；

声明了在本作用域中要用到命名空间nsl中的成员，在使用该命名空间的任何成员时都不必用命名空间限定。

注意：

如果都用using声明，也会冲突。如：

usmgnsl::Student； //声明其后出现的Student是命名空间nsl中的Student
usmgns2::Student； //声明其后出现的Student是命名空间ns2小的Student
Student stud1； //冲突，无法确定用哪一个空间中的Student

五、 无名的命名空间

以上介绍的是有名字的命名空间，C++还允许使用没有名字的命名空间，如在文件A中声明了以下的无名命名空间：

namespace //命名空间没有名字
{ 
    void fun( ) //定义命名空间成员
    { 
        cout<<"OK．"<<endl；
    }
}

由于命名空间没有名字，在其他文件中显然无法引用，它只在本文件的作用域内有效。无名命名空间的成员fun函数的作用域为文件A(确切地说，是从声明无名命名空间的位置开始到文件A结束)。在文件A中使用无名命名空间的成员，不必(也无法)用命名空间名限定。
可以联想到：在C浯言中可以用static声明一个函数，其作用也是使该函数的作用域限于本文件。C++保留了用static声明函数的用法，同时提供了用无名命名空间来实现这一功能。

六、标准命名空间std

为了解决C++标准库中的标识符与程序中的全局标识符之间以及不同库中的标识符之间的同名冲突，应该将不同库的标识符在不同的命名空间中定义(或声明)。标准C++库的所有的标识符都是在一个名为std的命名空间中定义的，或者说标准头文件(如iostream)中函数、类、对象和类模板是在命名空间std中定义的。std是standard(标准)的缩写，表示这是存放标准库的有关内容的命名空间。
这样，在程序中用到C++标准库时，需要使用std作为限定。如

std::cout<<"OK．"<<endl； //声明cout是在命名空间std中定义的流对象

大多数的C++程序中常用using namespace std语句对命名空间std进行声明，这样可以不必对每个命名空间成员一进行处理。这样，在std中定义和声明的所有标识符在本文件中都可以作为全局量来使用。但是应当绝对保证在程序中不出现与命名空间std的成员同名的标识符，例如在程序中不能再定义一个名为cout 的对象。由于在命名空间std中定义的实体实在太多，有时程序设计人员也弄不请哪些标识符已在命名空间std中定义过，为减少出错机会，有的专业人员喜欢用若干个"using命名空间成员”声明来代替“using namespace命名空间”声明，如

using Std::string；
using Std::cout；
using Std::cin；

为了减少在每一个程序中都要重复书写以前的using声明，程序开发者往往把编写应用程序时经常会用到的命名空间std成员的using声明组成一个头文件，然后在程序中包含此头文件即可。