命名冲突问题与命名空间

一、何为命名空间？

首先我们运行下面代码，

#include <stdio.h>
int rand = 0;
int main()
{printf("%d", rand);return 0;
}

我们会发现该代码能够正常运行，没有任何问题。

但是当我们再在上面代码的基础上包含stdlib.h头文件，代码还能正常运行吗？

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int rand = 0;
int main()
{printf("%d", rand);return 0;
}

这时我们会发现代码报错——“rand”重定义。这是因为在stdlib.h头文件中已经定义了rand()函数，与全局变量rand发生了命名冲突问题，从而导致printf()函数无法确定是输出rand全局变量的值还是输出rand()函数的地址。

在日常写代码的过程中，我们自己定义的变量、函数很有可能跟C++库发生命名冲突问题。并且进入公司项目组以后，做的项目通常比较大，多人协作也很有可能造成命名冲突问题。

但是C语言没有办法很好地解决这个问题，若非要有办法的话，也就只能是给重名的定义更换其他名字。

但这样做会导致工作效率十分低下，为了更高效地解决此问题，C++提出了一个新语法——命名空间。

在C/C++中，变量、函数和后面要学到的类都是大量存在的，这些变量、函数和类的名称将都存在于全局作用域中，可能会导致很多冲突。使用命名空间的目的是对标识符的名称进行本地化，以避免命名冲突或名字污染，namespace关键字的出现就是针对这种问题的。

二、命名空间定义

定义命名空间，需要使用到namespace关键字，后面跟命名空间的名字，然后接一对{}即可，{}中即为命名空间的成员。

如下面代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>namespace zjd  // zjd为命名空间的的名称
{int rand = 0;
}int main()
{
// rand先到局部范围内找，若没有再到全局范围内找，若还没有则程序会报错，不会到定义的域里面去找printf("%d\n", rand);  // rand访问的是全局变量，rand()函数// rand指定到定义的zjd域里面去找printf("%d\n", zjd::rand);  // ::域作用限定符return 0;
}

该代码定义了一个名为zjd的命名空间（域），与全局作用域进行了隔离，不会发生命名冲突问题。

Note：

①命名空间定义和结构体定义写法类似但又不同，结构体定义了一个新的数据类型，命名空间定义了一个新的域。

②域作用限定符（::）

当域作用限定符（::）前面指定域名时，会到指定的域中寻找变量、函数和类。

当域作用限定符（::）前面为空白时，会到全局域中寻找变量、函数和类。

当没有域作用限定符（::）前面指定域名时，会依次到局部域、全局域中寻找变量、函数和类。若局部域和全局域都没有找到，程序会报错。

int a = 0;
int main()
{int a = 1;printf("%d\n", a);  // 输出局部变量a —— 1printf("%d\n", ::a);  // 输出全局变量a —— 0return 0;
}

③一个命名空间就定义了一个新的作用域，命名空间中的所有内容都局限于该命名空间中。

1、普通的命名空间

命名空间中的内容，既可以定义变量，也可以定义函数，还可以定义类型。

namespace N1
{int rand;  // 变量int Add(int left, int right)  // 函数{return left + right;}struct Node  // 类型{struct Node* next;int val;};
}int main()
{N1::a = 10;printf("%d\n", N1::a);int sum = N1::Add(1, 2);printf("%d\n", sum);struct N1::Node node;return 0;
}

2、命名空间可以嵌套

命名空间内部还可以嵌套定义命名空间。

namespace N2
{int a;int b;int Add(int left, int right){return left + right;}namespace N3{int c;int d;int Sub(int left, int right){return left - right;}}
}int main()
{int sum = N2::Add(1, 2);printf("%d\n", sum);int dif = N2::N3::Sub(2, 1);printf("%d\n", dif);return 0;
}

3、多个命名空间名称相同

同一个工程中允许存在多个相同名称的命名空间，编译器最后会合成同一个命名空间中。

比如一个工程中的test.h和test.cpp中两个同名的命名空间会被合并成一个。

// Test.h
namespace N4
{typedef struct ListNode{struct ListNode* next;int val;}ListNode, * LinkList;void ListInit(LinkList ps);  // 声明void ListPushBack(LinkList ps, int x);  // 声明
}// Test.cpp
#include"Test.h"
namespace N4
{void ListInit(LinkList ps)  // 定义{// 实现不展开写了}void ListPushBack(LinkList ps, int x)  // 定义{// 实现不展开写了}
}int main()
{struct N4::ListNode node;N4::ListInit(&node);N4::ListPushBack(&node, 3);return 0;
}

三、命名空间使用

命名空间中成员该如何使用呢？比如下面代码是正确的代码吗？

namespace N
{int a = 10;int b = 20;int Add(int left, int right){return left + right;}int Sub(int left, int right){return left - right;}
}
int main()
{printf("%d\n", a);  // 该语句编译出错，无法识别areturn 0;
}

由于局部域和全局域都没有a，并且未通过域作用限定符指定a的域，无法识别a，所以上面代码无法正常运行。

命名空间的使用有三种方式：

• 加命名空间名称及作用域限定符
• 使用using将命名空间中成员引入
• 使用using namespace 命名空间名称引入

1、加命名空间名称及作用域限定符

在命名空间定义的讲解中，大家实际上已经掌握该方式的使用了。

namespace N
{int a = 10;int b = 20;int Add(int left, int right){return left + right;}int Sub(int left, int right){return left - right;}
}int main()
{printf("%d\n", N::a);return 0;
}

Note：该方式能够做到最好的命名隔离，但是使用不方便，每次都需要指定域。

2、使用using将命名空间中成员引入

通过该方式我们可以将命名空间的某个成员展开，被展开的成员无需再通过域作用限定符指定域，但是未被展开的成员仍需要通过域作用限定符指定域。

namespace N
{int a = 10;int b = 20;int Add(int left, int right){return left + right;}int Sub(int left, int right){return left - right;}
}using N::b;int main()
{printf("%d\n", N::a);printf("%d\n", b);return 0;
}

Note：该方式可以用于展开常用的成员，也有较好的隔离效果。

3、使用using namespace 命名空间名称引入

通过该方式我们可以将整个命名空间展开，使用该命名空间里的变量、函数等无需再通过域作用限定符指定域了。

namespace N
{int a = 10;int b = 20;int Add(int left, int right){return left + right;}int Sub(int left, int right){return left - right;}
}using namespace N;int main()
{printf("%d\n", a);printf("%d\n", b);Add(10, 20);return 0;
}

Note：命名空间全部展开，用起来虽然极其方便，但是隔离彻底失效了。这种方式建议大家慎用。