Пространства имен (C++)

Статья
06/16/2023

Пространство имен — это декларативная область, в рамках которой определяются различные идентификаторы (имена типов, функций, переменных, и т. д.). Пространства имен используются для организации кода в виде логических групп и с целью избежания конфликтов имен, которые могут возникнуть, особенно в таких случаях, когда база кода включает несколько библиотек. Все идентификаторы в пределах пространства имен доступны друг другу без уточнения. Идентификаторы за пределами пространства имен могут получить доступ к членам с помощью полного имени для каждого идентификатора, например, с помощью объявления для одного идентификатора (using std::string) или директивы using для всех идентификаторов в пространстве имен (using namespace std;).std::vector<std::string> vec; Код в файлах заголовков всегда должен содержать полное имя в пространстве имен.

В следующем примере показано объявление пространства имен и продемонстрированы три способа доступа к членам пространства имен из кода за его пределами.

namespace ContosoData
{
    class ObjectManager
    {
    public:
        void DoSomething() {}
    };
    void Func(ObjectManager) {}
}

Использование полного имени:

ContosoData::ObjectManager mgr;
mgr.DoSomething();
ContosoData::Func(mgr);

Чтобы добавить в область видимости один идентификатор, используйте объявление using:

using ContosoData::ObjectManager;
ObjectManager mgr;
mgr.DoSomething();

Чтобы добавить в область видимости все идентификаторы пространства имен, используйте директиву using:

using namespace ContosoData;

ObjectManager mgr;
mgr.DoSomething();
Func(mgr);

Директивы using

Директива using позволяет использовать все имена в объекте namespace без имени пространства имен в качестве явного квалификатора. Используйте директиву using в файле реализации (т. е. *.cpp), если используется несколько различных идентификаторов в пространстве имен; Если вы используете только один или два идентификатора, рассмотрите возможность использования объявления, чтобы использовать только эти идентификаторы в область, а не все идентификаторы в пространстве имен. Если локальная переменная имеет такое же имя, как и переменная пространства имен, то переменная пространства имен будет скрытой. Создавать переменную пространства имен с те же именем, что и у глобальной переменной, является ошибкой.

Примечание.

Директиву using можно поместить в верхнюю часть CPP-файла (в области видимости файла) или внутрь определения класса или функции.

Без особой необходимости не размещайте директивы using в файлах заголовков (*.h), так как любой файл, содержащий этот заголовок, добавит все идентификаторы пространства имен в область видимости, что может вызвать скрытие или конфликты имен, которые очень трудно отлаживать. В файлах заголовков всегда используйте полные имена. Если эти имена получаются слишком длинными, используйте псевдоним пространства имен для их сокращения. (См. ниже.)

Объявление пространств имен и их членов

Как правило, пространство имен объявляется в файле заголовка. Если реализации функций находятся в отдельном файле, определяйте имена функций полностью, как показано в следующем примере.

// contosoData.h
#pragma once
namespace ContosoDataServer
{
    void Foo();
    int Bar();
}

Реализации функций в contosodata.cpp должны использовать полное имя, даже если директива using размещается в верхней части файла:

#include "contosodata.h"
using namespace ContosoDataServer;

void ContosoDataServer::Foo() // use fully-qualified name here
{
   // no qualification needed for Bar()
   Bar();
}

int ContosoDataServer::Bar(){return 0;}

Пространство имен может быть объявлено в нескольких блоках в одном файле и в нескольких файлах. Компилятор соединит вместе все части во время предварительной обработки и полученное в результате пространство имен будет содержать все члены, объявленные во всех частях. Примером этого является пространство имен std, которое объявляется в каждом из файлов заголовка в стандартной библиотеке.

Члены именованного пространства имен можно определить вне пространства имен, в котором они объявлены явным определением имени. Однако определение должно располагаться после точки объявления в пространстве имен, окружающем то пространство имен, где находится объявление. Например:

// defining_namespace_members.cpp
// C2039 expected
namespace V {
    void f();
}

void V::f() { }        // ok
void V::g() { }        // C2039, g() is not yet a member of V

namespace V {
    void g();
}

Эта ошибка может возникнуть, когда члены пространства имен объявляются в нескольких файлах заголовка и эти заголовки не включены в правильном порядке.

Глобальное пространство имен

Если идентификатор не объявлен явно в пространстве имен, он неявно считается входящим в глобальное пространство имен. Как правило, старайтесь избегать объявления в глобальном область, если это возможно, за исключением основной функции точки входа, которая должна находиться в глобальном пространстве имен. Чтобы явно указать глобальный идентификатор, используйте оператор разрешения области видимости без имени, как сделано в ::SomeFunction(x);. Это позволит отличать данный идентификатор от любого другого элемента с таким же именем, находящегося в другом пространстве имен. Кроме того, это облегчит понимание кода.

Пространство имен std

Все стандартные типы и функции библиотек C++ объявляются в std пространстве имен или пространствах имен, вложенных внутри std.

Вложенные пространства имен

Пространства имен могут быть вложенными. Обычное вложенное пространство имен имеет неквалифицированный доступ к членам родительского элемента, но родительские члены не имеют неквалифицированного доступа к вложенному пространству имен (если он не объявлен как встроенный), как показано в следующем примере:

namespace ContosoDataServer
{
    void Foo();

    namespace Details
    {
        int CountImpl;
        void Ban() { return Foo(); }
    }

    int Bar(){...};
    int Baz(int i) { return Details::CountImpl; }
}

Обычные вложенные пространства имен можно использовать для инкапсуляции данных о внутренней реализации, которые не являются частью открытого интерфейса родительского пространства имен.

Встроенные пространства имен (C++11)

В отличие от обычных вложенных пространств имен члены встроенного пространства имен обрабатываются как члены родительского пространства имен. Эта особенность позволяет выполнять поиск перегруженных функций с зависимостью от аргументов среди функции, которые имеют перегрузки в родительском и вложенном встроенном пространстве имен. Это также позволяет объявлять специализации в родительском пространстве имен для шаблонов, объявленных во встроенном пространстве имен. В следующем примере показано, как внешний код привязывается к встроенному пространству имен по умолчанию.

// Header.h
#include <string>

namespace Test
{
    namespace old_ns
    {
        std::string Func() { return std::string("Hello from old"); }
    }

    inline namespace new_ns
    {
        std::string Func() { return std::string("Hello from new"); }
    }
}

// main.cpp
#include "header.h"
#include <string>
#include <iostream>

int main()
{
    using namespace Test;
    using namespace std;

    string s = Func();
    std::cout << s << std::endl; // "Hello from new"
    return 0;
}

В следующем примере показано, как можно объявить специализацию в родительском пространстве имен шаблона, объявленного во встроенном пространстве имен.

namespace Parent
{
    inline namespace new_ns
    {
         template <typename T>
         struct C
         {
             T member;
         };
    }
     template<>
     class C<int> {};
}

Встроенные пространства имен можно использовать как механизм управления версиями для управления изменениями в открытом интерфейсе библиотеки. Например, можно создать одно родительское пространство имен и инкапсулировать каждую версию интерфейса в своем собственном пространстве имен, вложенном в родительское. Пространство имен, которое содержит самую последнюю или основную версию, квалифицируется как встроенное и поэтому представляется так, будто оно является непосредственным членом родительского пространства имен. Клиентский код, вызывающий Parent::Class, автоматически привязывается к новому коду. Клиенты, которые предпочитают использовать старую версию, могут по-прежнему получить доступ к ней, используя полный путь к вложенному пространству имен, содержащему данный код.

Ключевое слово inline должно применяться к первому объявлению пространства имен в единице компиляции.

В следующем примере показано две версии интерфейса: каждое — во вложенном пространстве имен. Пространство имен v_20 содержит некоторые изменения из интерфейса v_10 и помечается как встроенное. Клиентский код, который использует новую библиотеку и вызывает Contoso::Funcs::Add, вызовет версию v_20. Код, который пытается вызвать Contoso::Funcs::Divide, теперь будет вызывать ошибку времени компиляции. Если действительно требуется эта функция, доступ к версии v_10 можно получить путем явного вызова Contoso::v_10::Funcs::Divide.

namespace Contoso
{
    namespace v_10
    {
        template <typename T>
        class Funcs
        {
        public:
            Funcs(void);
            T Add(T a, T b);
            T Subtract(T a, T b);
            T Multiply(T a, T b);
            T Divide(T a, T b);
        };
    }

    inline namespace v_20
    {
        template <typename T>
        class Funcs
        {
        public:
            Funcs(void);
            T Add(T a, T b);
            T Subtract(T a, T b);
            T Multiply(T a, T b);
            std::vector<double> Log(double);
            T Accumulate(std::vector<T> nums);
        };
    }
}

Псевдонимы пространств имен

Имена пространств имен должны быть уникальными, из-за чего зачастую они получаются не слишком короткими. Если длина имени затрудняет чтение кода или утомительно вводить в файл заголовка, где нельзя использовать директивы, можно сделать псевдоним пространства имен, который служит сокращенным для фактического имени. Например:

namespace a_very_long_namespace_name { class Foo {}; }
namespace AVLNN = a_very_long_namespace_name;
void Bar(AVLNN::Foo foo){ }

анонимные или безымянные пространства имен

Вы можете создать явное пространство имен, но не присвоить ему имя.

namespace
{
    int MyFunc(){}
}

Это называется неименованным или анонимным пространством имен, и это полезно, если вы хотите сделать объявления переменных невидимыми для кода в других файлах (т. е. дать им внутреннюю компоновку), не создавая именованное пространство имен. Весь код, находящийся в том же файле, может видеть идентификаторы в безымянном пространстве имен, но эти идентификаторы, а также само пространство имен, будет невидимым за пределами этого файла или, точнее, вне блока перевода.

См. также

Объявления и определения