3. 命名空间
命名空间（namespace）是 C++ 中一项重要的特性，它可以将全局作用域划分为不同的部分，从而避免不同库或者不同模块之间的命名冲突。标准 C++ 库中的所有标识符（像类、函数、对象等）都被定义在了 std 命名空间里。
1. using namespace std
在没有使用 using namespace std; 时，若要使用标准库中的标识符，就必须明确指定其所属的命名空间，也就是在标识符前面加上 std:: 前缀。例如：
<span class="tag">#include</span> <iostream>
int main() {
std::cout << "Hello, World!" << std::endl;
return 0;
}
当使用了 using namespace std; 之后，就无需再每次都写 std:: 前缀，代码会变得更加简洁：
<span class="tag">#include</span> <iostream>
using namespace std;
int main() {
cout << "Hello, World!" << endl;
return 0;
}
在代码中频繁使用标准库的标识符时，每次都写 std:: 会显得很繁琐。使用 using namespace std; 可以减少重复书写，提高代码的可读性和编写效率。
1.1. 潜在的问题
1.1.1. 命名冲突
使用 using namespace std; 会将 std 命名空间中的所有标识符引入到当前的全局作用域中，这就可能会和用户自定义的标识符产生命名冲突。例如：
<span class="tag">#include</span> <iostream>
using namespace std;
// 自定义一个名为 cout 的函数
void cout() {
std::cout << "This is a custom cout function." << std::endl;
}
int main() {
// 这里会产生命名冲突，因为全局作用域中同时存在 std::cout 和自定义的 cout 函数
cout();
return 0;
}
1.1.2. 代码可读性降低
在大型项目中，过多使用 using namespace std; 会让代码的可读性变差，因为很难一眼看出某个标识符是来自标准库还是用户自定义的。
替代方案: 为了避免上述问题，可以采用更细粒度的方式引入标准库的标识符，比如：
<span class="tag">#include</span> <iostream>
// 只引入需要使用的标识符
using std::cout;
using std::endl;
int main() {
cout << "Hello, World!" << endl;
return 0;
}
这种方式既能简化代码书写，又能减少命名冲突的风险。
2. 自定义namespace
可以使用 namespace 关键字来定义一个自定义的命名空间，其基本语法如下：
namespace YourNameSpaceName {
// 在这里定义变量、函数、类等
int variable;
void function() {
// 函数实现
}
class ClassName {
// 类的定义
};
}
2.1. 示例
// 定义一个名为 MyNamespace 的命名空间
namespace MyNamespace {
int num = 10;
void printNum() {
std::cout << "MyNamespace 中的 num 值为: " << num << std::endl;
}
}
2.1.1. 使用命名空间中的成员
2.1.1.1. 作用域解析运算符 ::
可以使用作用域解析运算符 :: 来指定成员所属的命名空间。
<span class="tag">#include</span> <iostream>
namespace MyNamespace {
int num = 10;
void printNum() {
std::cout << "MyNamespace 中的 num 值为: " << num << std::endl;
}
}
int main() {
// 使用作用域解析运算符访问命名空间中的成员
std::cout << "直接访问 MyNamespace 中的 num: " << MyNamespace::num << std::endl;
MyNamespace::printNum();
return 0;
}
2.1.1.2. using 声明
使用 using 声明可以让特定的命名空间成员在当前作用域内直接使用，无需每次都指定命名空间。
<span class="tag">#include</span> <iostream>
namespace MyNamespace {
int num = 10;
void printNum() {
std::cout << "MyNamespace 中的 num 值为: " << num << std::endl;
}
}
int main() {
// 使用 using 声明引入特定成员
using MyNamespace::num;
using MyNamespace::printNum;
std::cout << "使用 using 声明访问 num: " << num << std::endl;
printNum();
return 0;
}
2.1.1.3. using 指令
使用 using 指令可以将整个命名空间的所有成员引入到当前作用域，但要注意可能会引发命名冲突。
<span class="tag">#include</span> <iostream>
namespace MyNamespace {
int num = 10;
void printNum() {
std::cout << "MyNamespace 中的 num 值为: " << num << std::endl;
}
}
int main() {
// 使用 using 指令引入整个命名空间
using namespace MyNamespace;
std::cout << "使用 using 指令访问 num: " << num << std::endl;
printNum();
return 0;
}
3. 嵌套命名空间
命名空间可以嵌套，即在一个命名空间内部再定义另一个命名空间。
<span class="tag">#include</span> <iostream>
namespace OuterNamespace {
int outerVar = 20;
namespace InnerNamespace {
int innerVar = 30;
void printVars() {
std::cout << "OuterNamespace::outerVar: " << outerVar << std::endl;
std::cout << "InnerNamespace::innerVar: " << innerVar << std::endl;
}
}
}
int main() {
// 访问嵌套命名空间中的成员
std::cout << "访问 OuterNamespace 中的 outerVar: " << OuterNamespace::outerVar << std::endl;
std::cout << "访问 InnerNamespace 中的 innerVar: " << OuterNamespace::InnerNamespace::innerVar << std::endl;
OuterNamespace::InnerNamespace::printVars();
return 0;
}
4. 匿名命名空间
C++ 还支持匿名命名空间，其中定义的成员只在当前文件中可见，类似于使用 static 关键字修饰的全局变量和函数。
<span class="tag">#include</span> <iostream>
// 匿名命名空间
namespace {
int secretNum = 42;
void secretFunction() {
std::cout << "匿名命名空间中的 secretNum: " << secretNum << std::endl;
}
}
int main() {
// 直接使用匿名命名空间中的成员
std::cout << "访问匿名命名空间中的 secretNum: " << secretNum << std::endl;
secretFunction();
return 0;
}
5. 跨多文件
可以在不同的源文件（.cpp 文件）和头文件（.h 或 .hpp 文件）中对同一个命名空间进行定义和扩展。
m_ns1.h
// my_namespace.h
<span class="tag">#ifndef</span> MY_NAMESPACE1_H
<span class="tag">#define</span> MY_NAMESPACE1_H
<span class="tag">#include</span> <iostream>
namespace MyNamespace {
// 声明一个函数
void printMessage1();
// 声明一个变量
extern int myVariable1;
}
<span class="tag">#endif</span>
m_ns1.cpp
// my_namespace.cpp
<span class="tag">#include</span> "m_ns1.h"
<span class="tag">#include</span> <iostream>
namespace MyNamespace {
int myVariable1 = 10;
void printMessage1() {
std::cout << "This is a message from MyNamespace1. myVariable = " << myVariable1 << std::endl;
}
}
m_ns2.h
// my_namespace.h
<span class="tag">#ifndef</span> MY_NAMESPACE2_H
<span class="tag">#define</span> MY_NAMESPACE2_H
<span class="tag">#include</span> <iostream>
namespace MyNamespace {
// 声明一个函数
void printMessage2();
// 声明一个变量
extern int myVariable2;
}
<span class="tag">#endif</span>
m_ns2.cpp
// my_namespace.cpp
<span class="tag">#include</span> "m_ns2.h"
<span class="tag">#include</span> <iostream>
namespace MyNamespace {
int myVariable2 = 20;
void printMessage2() {
std::cout << "This is a message from MyNamespace2. myVariable = " << myVariable2 << std::endl;
}
}
ns_test.cpp
// main.cpp
<span class="tag">#include</span> "m_ns1.h"
# 5.1. <span class="tag">#include</span> "m_ns2.h"
int main() {
// 使用作用域解析运算符访问命名空间中的成员
MyNamespace::printMessage1();
MyNamespace::printMessage2();
std::cout << "Accessing myVariable1 from main: " << MyNamespace::myVariable1<< std::endl;
std::cout << "Accessing myVariable2 from main: " << MyNamespace::myVariable2<< std::endl;
return 0;
}
5.1. 编译和运行
修改vscode task.json如下
{
"tasks": [
{
"type": "cppbuild",
"label": "C/C++: clang++ 生成活动文件",
"command": "/usr/bin/clang++",
"args": [
"-fcolor-diagnostics",
"-fansi-escape-codes",
"-g",
"${workspaceFolder}/*ns*.cpp",
"-o",
"${fileDirname}/${fileBasenameNoExtension}"
],
"options": {
"cwd": "${fileDirname}"
},
"problemMatcher": [
"$gcc"
],
"group": {
"kind": "build",
"isDefault": true
},
"detail": "调试器生成的任务。"
}
],
"version": "2.0.0"
}
也可以通过命令行进行手动编译并执行
/usr/bin/clang++ -std=gnu++14 -fcolor-diagnostics -fansi-escape-codes -g /Users/shinerio/WorkSpace/c_learn/ns_test.cpp /Users/shinerio/WorkSpace/c_learn/m_ns1.cpp /Users/shinerio/WorkSpace/c_learn/m_ns2.cpp -o /Users/shinerio/WorkSpace/c_learn/ns_test
./ns_test
This is a message from MyNamespace1. myVariable = 10
This is a message from MyNamespace2. myVariable = 20
Accessing myVariable1 from main: 10
Accessing myVariable2 from main: 20