C++ 中 :: 的各种用法

C++ 中 :: 的各种用法

:: 是 C++ 中的作用域解析运算符（Scope Resolution Operator），用于指定作用域或者访问特定范围内的变量、函数或类型。以下是 :: 的各种用法及对应的代码示例。

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1. 全局作用域解析

当局部变量与全局变量同名时，可以使用 :: 来访问全局变量。

示例：访问全局变量

#include <iostream>
using namespace std;

int value = 42; // 全局变量

int main() {
    int value = 10; // 局部变量

    cout << "局部变量: " << value << endl;       // 输出: 10
    cout << "全局变量: " << ::value << endl;     // 输出: 42

    return 0;
}

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2. 类作用域

2.1. 访问类的静态成员

静态成员变量或静态成员函数属于类，而不属于某个对象。可以使用 类名::成员名 来访问。

示例：访问静态成员

#include <iostream>
using namespace std;

class MyClass {
public:
    static int staticVar; // 静态成员变量

    static void show() {  // 静态成员函数
        cout << "Static Variable: " << staticVar << endl;
    }
};

// 定义静态成员变量
int MyClass::staticVar = 100;

int main() {
    MyClass::show();      // 调用静态成员函数
    cout << MyClass::staticVar << endl; // 访问静态成员变量
    return 0;
}

2.2. 定义类外成员函数

在类的声明中，只提供成员函数的声明，函数体可以在类外定义。使用 类名::成员函数名 指定作用域。

示例：定义类外成员函数

#include <iostream>
using namespace std;

class MyClass {
public:
    void show(); // 仅声明
};

// 在类外定义成员函数
void MyClass::show() {
    cout << "This is a member function" << endl;
}

int main() {
    MyClass obj;
    obj.show();
    return 0;
}

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3. 命名空间作用域

3.1. 访问命名空间中的成员

使用 命名空间名::成员名 来访问命名空间中的成员。

示例：访问命名空间成员

#include <iostream>
namespace MyNamespace {
    int value = 42;
    void show() {
        std::cout << "Value: " << value << std::endl;
    }
}

int main() {
    MyNamespace::show();  // 使用命名空间作用域解析
    return 0;
}

3.2. 嵌套命名空间

当命名空间是嵌套的，可以使用 :: 来逐层访问。

示例：访问嵌套命名空间成员

#include <iostream>

namespace Outer {
    namespace Inner {
        void show() {
            std::cout << "Inside Inner namespace" << std::endl;
        }
    }
}

int main() {
    Outer::Inner::show(); // 使用嵌套命名空间
    return 0;
}

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4. 枚举作用域

4.1. 普通枚举

普通枚举的枚举值在全局作用域内，可以直接访问。

示例：普通枚举

#include <iostream>
using namespace std;

enum Colors { RED, GREEN, BLUE };

int main() {
    cout << RED << endl; // 直接访问
    return 0;
}

4.2. 强类型枚举

C++11 引入了强类型枚举，枚举值需要使用 :: 指定枚举类型。

示例：强类型枚举

#include <iostream>
using namespace std;

enum class Colors { RED, GREEN, BLUE };

int main() {
    cout << static_cast<int>(Colors::RED) << endl; // 使用 :: 访问
    return 0;
}

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5. 模板中的作用域解析

示例：显式实例化模板

#include <iostream>
using namespace std;

template <typename T>
class MyClass {
public:
    void show() {
        cout << "Template class" << endl;
    }
};

// 显式实例化
template class MyClass<int>;

int main() {
    MyClass<int> obj;
    obj.show();
    return 0;
}

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6. 访问匿名命名空间的成员

匿名命名空间中的成员只能在当前编译单元中使用，但也需要通过 :: 访问。

示例：匿名命名空间

#include <iostream>
namespace {
    void show() {
        std::cout << "Inside anonymous namespace" << std::endl;
    }
}

int main() {
    ::show();  // 使用全局作用域解析
    return 0;
}

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7. 指向类成员函数的指针

示例：通过指针访问类的非静态成员函数

#include <iostream>
using namespace std;

class MyClass {
public:
    void show() {
        cout << "Non-static member function" << endl;
    }
};

int main() {
    MyClass obj;
    void (MyClass::*funcPtr)() = &MyClass::show; // 使用 ::
    (obj.*funcPtr)(); // 调用非静态成员函数
    return 0;
}

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8. 常见的错误用法

示例：无法访问非静态成员

#include <iostream>
using namespace std;

class MyClass {
public:
    int value = 10;
    static int staticValue;
};

int MyClass::staticValue = 20;

int main() {
    // 错误：非静态成员不能通过类名访问
    // cout << MyClass::value << endl; 
    
    // 正确：访问静态成员
    cout << MyClass::staticValue << endl;
    return 0;
}

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总结

用法	示例	说明
全局作用域	::value	访问全局变量或全局函数
类作用域	ClassName::staticMember	访问类的静态成员或类外定义的成员函数
命名空间作用域	Namespace::member	访问命名空间内的变量或函数
嵌套命名空间	Outer::Inner::member	访问嵌套命名空间的成员
强类型枚举	EnumClass::EnumValue	访问强类型枚举的枚举值
成员函数指针	&ClassName::memberFunction	获取类的非静态成员函数指针
匿名命名空间	::member	访问匿名命名空间中的全局成员

:: 是 C++ 中极为灵活且常用的运算符，帮助开发者管理作用域和访问规则。