在C++类和对象到底是什么意思?中,我们对类和结构体struct有了初步的认识,C语言中的 struct 只能包含变量,而 C++ 中的 class 除了可以包含变量,还可以包含函数。通过类名就可以创建对象,这个过程叫做类的实例化,因此也称对象是类的一个实例。在有些资料中也将类的成员属性称为属性,将类的成员函数称为方法。
今天我们就来学习C++的命名空间、头文件以及std命名空间。
C++命名空间(名字空间)
一个大型项目由很多程序员共同开发,不可避免会有变量名或者函数名的冲突。为了解决合作开发时的命名冲突问题,C++引入了命名空间(名字空间)的概念。
命名空间定义语法格式:
namespace name{
// 变量, 函数, 类
name是命名空间的名字,里面可以包含变量,函数,typedef
,#define
等,最后由 { }
包围在一起。
请看下面一个例子,小李和小韩分别定义了一个以自己姓氏为名的命名空间,那么他们同名的变量放在一起编译就不会发生错误。
namespace Li{ //小李的变量定义
FILE fp = NULL;
}
namespace Han{ //小韩的变量定义
FILE fp = NULL
}
命名空间的使用
- 在使用变量和函数的时候要指明他们所在的命名空间,在C++中,使用域解析操作符
::
,来指明要使用的命名空间。
Li::fp = fopen("one.txt", "r"); //使用小李定义的变量 fp
Han::fp = fopen("two.txt", "rb+"); //使用小韩定义的变量 fp
- 除了直接使用域解析操作符,还可以采用
using
关键字声明
using Li::fp;
fp = fopen("one.txt", "r"); //使用小李定义的变量 fp
Han :: fp = fopen("two.txt", "rb+"); //使用小韩定义的变量 fp
在代码的开头用using
声明了 Li::fp
,它的意思是,using
声明以后的程序中如果出现了未指明命名空间的 fp
,就使用 Li::fp
;但是若要使用小韩定义的 fp
,仍然需要 Han::fp
。
- using 声明不仅可以针对命名空间中的一个变量,也可以用于声明整个命名空间。
using namespace Li;
fp = fopen("one.txt", "r"); //使用小李定义的变量 fp
Han::fp = fopen("two.txt", "rb+"); //使用小韩定义的变量 fp
在 using 声明后,如果有未具体指定命名空间的变量产生了命名冲突,那么默认采用命名空间 Li 中的变量。
using namespace std;
道理一样,他指明了命名空间std
,后续如果有未指定命名空间的符号,那么默认使用 std,代码中的 string、cin、cout 都位于命名空间 std。
如果希望在所有函数中都使用命名空间 std,可以将它声明在全局范围中。将 std 直接声明在所有函数外部,这样虽然使用方便,但在中大型项目开发中是不被推荐的,这样做增加了命名冲突的风险,所以推荐在函数内部声明std。
一个命名空间完整示例代码
#include <stdio.h>
//将类定义在命名空间中
namespace Diy{
class Student{
public:
char *name;
int age;
float score;
public:
void say(){
printf("%s的年龄是 %d,成绩是 %f\n", name, age, score);
}
};
}
int main(){
Diy::Student stu1;
stu1.name = "小明";
stu1.age = 15;
stu1.score = 92.5f;
stu1.say();
return 0;
}
C++ 头文件
C++ 是在C语言的基础上开发的,早期的 C++ 还不完善,不支持命名空间,没有自己的编译器,而是将 C++ 代码翻译成C代码,再通过C编译器完成编译。这个时候的 C++ 仍然在使用C语言的库,stdio.h、stdlib.h、string.h 等头文件依然有效;此外 C++ 也开发了一些新的库,增加了自己的头文件,例如:
- iostream.h:用于控制台输入输出头文件。
- fstream.h:用于文件操作的头文件。
和C语言一样,C++ 头文件仍然以.h为后缀,它们所包含的类、函数、宏等都是全局范围的。
后来 C++ 引入了命名空间的概念,计划重新编写库,将类、函数、宏等都统一纳入一个命名空间,这个命名空间的名字就是std。std 是 standard 的缩写,意思是“标准命名空间”。
但是这时已经有很多用老式 C++ 开发的程序了,它们的代码中并没有使用命名空间,直接修改原来的库会带来一个很严重的后果:程序员会因为不愿花费大量时间修改老式代码而极力反抗,拒绝使用新标准的 C++ 代码。
C++ 开发人员想了一个好办法,保留原来的库和头文件,它们在 C++ 中可以继续使用,然后再把原来的库复制一份,在此基础上稍加修改,把类、函数、宏等纳入命名空间 std 下,就成了新版 C++ 标准库。这样共存在了两份功能相似的库,使用了老式 C++ 的程序可以继续使用原来的库,新开发的程序可以使用新版的 C++ 库。
为了避免头文件重名,新版 C++ 库也对头文件的命名做了调整,去掉了后缀.h,所以老式 C++ 的iostream.h变成了iostream,fstream.h变成了fstream。而对于原来C语言的头文件,也采用同样的方法,但在每个名字前还要添加一个c字母,所以C语言的stdio.h变成了cstdio,stdlib.h变成了cstdlib。
需要注意的是,旧的 C++ 头文件是官方所反对使用的,已明确提出不再支持,但旧的C头文件仍然可以使用,以保持对C的兼容性。
可以发现,对于不带.h的头文件,所有的符号都位于命名空间 std 中,使用时需要声明命名空间 std;对于带.h的头文件,没有使用任何命名空间,所有符号都位于全局作用域。
C++头文件现状总结
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旧的 C++ 头文件,如 iostream.h、fstream.h 等将会继续被支持,尽管它们不在官方标准中。这些头文件的内容不在命名空间 std 中。
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新的 C++ 头文件,如 iostream、fstream 等包含的基本功能和对应的旧版头文件相似,但头文件的内容在命名空间 std 中。
在标准化的过程中,库中有些部分的细节被修改了,所以旧的头文件和新的头文件不一定完全对应。
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标准C头文件如 stdio.h、stdlib.h 等继续被支持。头文件的内容不在 std 中。
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具有C库功能的新C++头文件具有如 cstdio、cstdlib 这样的名字。它们提供的内容和相应的旧的C头文件相同,只是内容在 std 中。
所以,C++标准规定,对于不带.h的头文件,所有的符号都位于命名空间 std 中,使用时需要声明命名空间 std;对于带.h的头文件,没有使用任何命名空间,所有符号都位于全局作用域。
本文关于C++命名空间和头文件就到这里了,下一篇会提及inline内联函数,new和delete,默认参数的知识点。鞠躬!
小结
- C++引入解决合作开发时的命名冲突问题,引入命名空间的概念,在使用变量、函数、类时要指明所在的命名空间(using声明和
::
域解析操作符,using 声明不仅可以针对命名空间中的一个变量,也可以用于声明整个命名空间。)。 - 对于不带
.h
的头文件,所有的符号都位于命名空间 std 中,使用时需要声明命名空间 std;对于带.h
的头文件,没有使用任何命名空间,所有符号都位于全局作用域。这也是 C++ 标准所规定的。