小朋友学C++（21）：命名空间

淡淡的烟草味﹌ 2022-05-22 02:49 226阅读 0赞

## （一） ##

先看一个简单的程序：

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    int main()
    {
        int a = 1;
        cout << a << endl;
    }

运行结果：

这里的第一行，\#include好理解，iostream是输入输出流，包含了输入流istream和输出流ostream。  
第二行using namespace std;  
这里的namespace是个关键字，表示它后面的std是一个命名空间。

> 什么是命名空间呢？  
> 假定三年1班有一名小学生叫做寒上耕，三年2班也有一名小学生叫做寒上耕，四年3班也有一名小学生叫寒上耕，假如有个人说：我要找寒上耕。那么没人知道他要找哪位寒上耕。但是假如有个人说：我要找三年1班的寒上耕，大家就知道他要找的是认谁。  
> 这里的三年1班，三年2班，四年3班，就是命名空间，作用是防止命名冲突。

那么程序里为何要使用命名空间std呢？不用行不行？  
若把using namespace std;这行代码去掉，cout和endl会报错，程序不认识这两个词。

## （二） ##

咱们看一个iostream中的代码（我用的编译器是CodeBlocks）：

#ifndef _GLIBCXX_IOSTREAM
    #define _GLIBCXX_IOSTREAM 1
    
    #pragma GCC system_header
    
    #include <bits/c++config.h>
    #include <ostream>
    #include <istream>
    
    namespace std _GLIBCXX_VISIBILITY(default)
    {
    _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION
    
      /** * @name Standard Stream Objects * * The <iostream> header declares the eight <em>standard stream * objects</em>. For other declarations, see * http://gcc.gnu.org/onlinedocs/libstdc++/manual/io.html * and the @link iosfwd I/O forward declarations @endlink * * They are required by default to cooperate with the global C * library's @c FILE streams, and to be available during program * startup and termination. For more information, see the section of the * manual linked to above. */
      //@{ 
      extern istream cin;       /// Linked to standard input
      extern ostream cout;      /// Linked to standard output
      extern ostream cerr;      /// Linked to standard error (unbuffered)
      extern ostream clog;      /// Linked to standard error (buffered)
    
    #ifdef _GLIBCXX_USE_WCHAR_T
      extern wistream wcin;     /// Linked to standard input
      extern wostream wcout;    /// Linked to standard output
      extern wostream wcerr;    /// Linked to standard error (unbuffered)
      extern wostream wclog;    /// Linked to standard error (buffered)
    #endif
      //@}
    
      // For construction of filebuffers for cout, cin, cerr, clog et. al.
      static ios_base::Init __ioinit;
    
    _GLIBCXX_END_NAMESPACE_VERSION
    } // namespace
    
    #endif /* _GLIBCXX_IOSTREAM */

咱们看到了在iosteam中，cin(输入)，cout(输出)，cerr(错误)，clog(日志）都是在std里定义的。

> 若你用的是Mac系统的Xcode编译器，则iostream头文件中的内容如下所示：

C++ -*-
    //===--------------------------- iostream ---------------------------------===//
    //
    // The LLVM Compiler Infrastructure
    //
    // This file is dual licensed under the MIT and the University of Illinois Open
    // Source Licenses. See LICENSE.TXT for details.
    //
    //===----------------------------------------------------------------------===//
    
    #ifndef _LIBCPP_IOSTREAM
    #define _LIBCPP_IOSTREAM
    
    /* iostream synopsis #include <ios> #include <streambuf> #include <istream> #include <ostream> namespace std { extern istream cin; extern ostream cout; extern ostream cerr; extern ostream clog; extern wistream wcin; extern wostream wcout; extern wostream wcerr; extern wostream wclog; } // std */
    
    #include <__config>
    #include <ios>
    #include <streambuf>
    #include <istream>
    #include <ostream>
    
    #if !defined(_LIBCPP_HAS_NO_PRAGMA_SYSTEM_HEADER)
    #pragma GCC system_header
    #endif
    
    _LIBCPP_BEGIN_NAMESPACE_STD
    
    #ifndef _LIBCPP_HAS_NO_STDIN
    extern _LIBCPP_FUNC_VIS istream cin;
    extern _LIBCPP_FUNC_VIS wistream wcin;
    #endif
    #ifndef _LIBCPP_HAS_NO_STDOUT
    extern _LIBCPP_FUNC_VIS ostream cout;
    extern _LIBCPP_FUNC_VIS wostream wcout;
    #endif
    extern _LIBCPP_FUNC_VIS ostream cerr;
    extern _LIBCPP_FUNC_VIS wostream wcerr;
    extern _LIBCPP_FUNC_VIS ostream clog;
    extern _LIBCPP_FUNC_VIS wostream wclog;
    
    _LIBCPP_END_NAMESPACE_STD
    
    #endif // _LIBCPP_IOSTREAM

可以看到，CodeBlocks和Xcode关于iostream的内容，有不小的差异。但是一些关于C++的标准，还是一致的。

## （三） ##

那么endl是在哪里定义的呢？  
咱们看一下定义endl的源码，具体是定义在ostream里面

#ifndef _GLIBCXX_OSTREAM
    #define _GLIBCXX_OSTREAM 1
    
    #pragma GCC system_header
    
    #include <ios>
    #include <bits/ostream_insert.h>
    
    namespace std _GLIBCXX_VISIBILITY(default)
    {
      ......
      ......
    _GLIBCXX_BEGIN_NAMESPACE_VERSION
      template<typename _CharT, typename _Traits>
        inline basic_ostream<_CharT, _Traits>&
        endl(basic_ostream<_CharT, _Traits>& __os)
        { return flush(__os.put(__os.widen('\n'))); }
      ......
      ......
    _GLIBCXX_END_NAMESPACE_VERSION
    } // namespace std
    
    #include <bits/ostream.tcc>
    
    #endif  /* _GLIBCXX_OSTREAM */

可以看到，endl是定义在ostream中的std中。  
因为iostream头文件已经包含了ostream头文件和istream头文件，所以咱们的代码中只需要包含iostream头文件即可。

另一方面，咱们注意到，在iostream头文件和ostream头文件中都包含了命名空间std。可见命名空间可以散布到不同的头文件。事实上，std不止在这两个头文件中有，在其他的头文件中也有，作用是把一些常用的操作符都包含进来。然后在你写的代码中引入using namespace std;后，即可减少命名冲突。

## （四） ##

假如咱们不写using namepace std;那么在使用相关的操作符时，需要加上std

#include <iostream>
    
    int main()
    {
        int a = 1;
        std::cout << a << std::endl;
    }

再看一个例子

#include <iostream>
    
    namespace A
    {
        int x = 10;
    };
    
    namespace B
    {
        int x = 20;
    };
    
    using namespace B;
    
    int main()
    {
        std::cout << x << std::endl;
    }

这个程序里，有两个命名空间A和B，都定义了变量x。因为已经说明了using namespace B; 所以打印出20。

## （五） ##

若没说明使用哪个命名空间，必须在x前面指明命名空间，否则编译会报错。

#include <iostream>
    
    namespace A
    {
        int x = 10;
    };
    
    namespace B
    {
        int x = 20;
    };
    
    int main()
    {
        std::cout << B::x << std::endl;
        std::cout << A::x << std::endl;
    }

运行结果：

20
    10

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