為什么需要命名空間(問題提出)
命名空間是ANSIC++引入的可以由用戶命名的作用域,用來處理程序中 常見的同名沖突。
在 C語言中定義了3個層次的作用域,即文件(編譯單元)、函數(shù)和復合語句。C++又引入了類作用域,類是出現(xiàn)在文件內的。 ?在不同的作用域中可以定義相同名字的變量,互不于擾,系統(tǒng)能夠區(qū)別它們。
1、全局變量的作用域是整個程序,在同一作用域中不應有兩個或多個同名的實體(enuty),包括變量、函數(shù)和類等。
例:如果在文件中定義了兩個類,在這兩個類中可以有同名的函數(shù)。在引用時,為了區(qū)別,應該加上類名作為限定:
class A//聲明A類
{public:
void funl();//聲明A類中的funl函數(shù)
private:
int i;};
void A::funl()//定義A類中的funl函數(shù)
{…………}
class B//聲明B類
{public:
void funl();//B類中也有funl函數(shù)
void fun2();};
void B::funl()//定義B類中的funl函數(shù)
{ …………}這樣不會發(fā)生混淆。
在文件中可以定義全局變量(global variable),它的作用域是整個程序。
如果在文件A中定義了一個變量aint a=3;
在文件B中可以再定義一個變量aint a=5;
在分別對文件A和文件B進行編譯時不會有問題。但是,如果一個程序包括文件A和文件B,那么在進行連接時,會報告出錯,因為在同一個程序中有兩個同名的變量,認為是對變量的重復定義。
可以通過extern聲明同一程序中的兩個文件中的同名變量是同一個變量。如果在文件B中有以下聲明:
extem int a;
表示文件B中的變量a是在其他文件中已定義的變量。由于有此聲明,在程序編譯和連接后,文件A的變量a的作用域擴展到了文件B。如果在文件B中不再對 ? a賦值,則在文件B中用以下語句輸出的是文件A中變量a的值: cout<<a;//得到a的值為3
2、程序中就會出現(xiàn)名字沖突
在簡單的程序設計中,只要人們小心注意,可以爭取不發(fā)生錯誤。但是,一個大型的應用軟件,往往不是由一個人獨立完成的,而是由若干人合作完成的,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,就用#include命令行將這些頭文件包含進來。由于各頭文件是由不同的人設計的,有可能在不同的頭文件中用了相同的名字來命名所定義的類或函數(shù)。
例4 名字沖突
程序員甲在頭文件headerl.h中定義了類 Student和函數(shù)fun。
// 例4中的頭文件header1(頭文件1,沒其文件名為cc8-4-h1.h)
#include
#include
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; };
void Student::get_data()//成員函數(shù)定義
{ cout<<num<<" "<<name<<" "<<age<<endl; }
double fun(double a,double b)//定義全局函數(shù)(即外部函數(shù))
{ return sqrt(a+b);}
在 main函數(shù)所在的文件中包含頭文件headerl.h:
#include
using namespace std;
#include "header1.h"http://注意要用雙引號,因為文件一般是放在用用戶目錄中的
int main()
{Student stud1(101,"Wang",18);//定義類對象studl
stud1.get_data();
cout<<fun(5,3)<<endl;
return 0; }
程序 能正常運行,輸出為
101 Wang 18
2.82843
如果程序員乙寫了頭文件header2.h,在其中除了定義其他類以外,還定義了類Student和函數(shù)fun,但其內容與頭文件headerl.h中的 Student和函數(shù)fun有所不同。
// 例4中的頭文件header2
#include
#include
using namespace std;
class Student//聲明Student類
{ public:
Student(int n,string nam,char s)//參數(shù)與headerl中的student不同
{ num=n;name=nam;sex=s;}
void get_data();
private:
int num;
string name;
char sex; };//此項與headerl不同
void Student::get_data()//成員函數(shù)定義
{ cout<<num<<" "<<name<<" "<<sex<<endl; }
double fun(double a,double b)//定義全局函數(shù)
{ return sqrt(a-b);}//返回值與headerl中的fun函數(shù)不同
//頭文件2中可能還有其他內容
假如主程序員在其程序中要用到headerl.h中的Student和函數(shù)fun,因而在程序中包含了頭文件headerl.h,同時要用到頭文件 header2.h中的一些內容(但對header2.h中包含與headerl.h中的Student類和fun函數(shù)同名而內容不同的類和函數(shù)并不知情,因為在一個頭文件中往往包含許多不同的信息,而使用者往往只關心自己所需要的部分,而不注意其他內容),因而在程序中又包含了頭文件 header2.h。如果主文件(包含主函數(shù)的文件)如下:
#include
using namespace std;
#include "header1.h"http://包含頭文件l
#include "header2.h"http://包含頭文件2
int main()
{ Student stud1(101,"Wang",18);
stud1.get_data();
cout<<fun(5,3)<<endl;
return 0; }
這時程序編譯就會出錯。因為在預編譯后,頭文件中的內容取代了對應的#include命令行,這樣就在同一個程序文件中出現(xiàn)了兩個Student類和兩個 fun 函數(shù),顯然是重復定義,這就是名字沖突,即在同一個作用域中有兩個或多個同名的實體。
3、全局命名空間污染(global namespace pollution)。
在程序中還往往需要引用一些庫(包括C++編譯系統(tǒng)提供的庫、由軟件開發(fā)商提供的庫或者用戶自己開發(fā)的庫),為此需要包含有關的頭文件。如果在這些庫中包含有與程序的全局實體同名的實體,或者不同的庫中有相同的實體名,則在編譯時就會出現(xiàn)名字沖突。
為了避免這類問題的出現(xiàn),人們提出了許多方法,例如:將實體的名字寫得長—些(包含十幾個或幾十個字母和字符);把名字起得特殊一些,包括一些特殊的字符;由編譯系統(tǒng)提供的內部全局標識符都用下劃線作為前綴,如_complex(),以避免與用戶命名的實體同名;由軟件開發(fā)商提供的實體的名字用特定的字符作為前綴。但是這樣的效果并不理想,而且增加了閱讀程序的難度,可讀性降低了。
C語言和早期的C++語言沒有提供有效的機制來解決這個問題,沒有使庫的提供者能夠建立自己的命名空間的工具。人們希望ANSI C++標準能夠解決這個問題,提供—種機制、一種工具,使由庫的設計者命名的全局標識符能夠和程序的全局實體名以及其他庫的全局標識符區(qū)別開來。
什么是命名空間(解決方案)
命名空間:實際上就是一個由程序設計者命名的內存區(qū)域,程序設計者可以根據(jù)需要指定一些有名字的空間域,把一些全局實體分別放在各個命名空間中,從而與其他全局實體分隔開來。
如:namespace ns1//指定命名中間nsl
{ int a;
double b; }
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