這篇博客名字起得可能太自大了，搞得自己像C++大牛一樣，其實並非如此。C++有很多隱藏在語法之下的特性，使得用戶可以在不是特別了解的情況下簡單使用，這是非常好的一件事情。但是有時我們可能會突然間發現一個很有意思的現象，然后去查資料，最終學到了C++的一個特性。所以很可能每個人理解的C++都有很大不同，我只是從自己的角度去跟大家分享而已。
C++的函數調用相比於C的函數調用要復雜很多，這主要是由於函數重載、類、命名空間等特性造成的。
根據Stephan T. Lavavej的介紹，C++編譯器在解析一次函數調用的時候，要按照順序做以下事情（根據具體情況，有些步驟可能會跳過的）：
1) 名字查找（Name Lookup）
2) 模板參數類型推導（Template Argument Deduction）
3) 重載決議（Overload Resolution）
4) 訪問控制（Access Control）
5) 動態綁定（Dynamic Binding）
本篇博客主要跟大家分享下自己對Name lookup的理解。
對於編譯器來說，完成一次函數調用之前，必須能夠先找到這個函數。在C中這個問題很簡單，就是函數調用點向上找函數聲明，如果能找到就匹配，如果找不到就報錯。在C++中有函數重載（Function Overload）和名字空間（Namespace）的概念，使得這個問題變得有些復雜，但非常有意思。
一、從一段程序講起
首先，問大家個問題，在C++程序中，我們經常這樣寫：
#include <iostream> int main() { std::cout << "Hello, Core C++!" << std::endl; }
請問：上面main函數中的語句使用了重載操作符<<，如果用普通函數調用的語法該怎么寫？
顯然，這個語句一共有兩次operator<<函數調用。那么這兩個operator<<函數調用是一樣的函數嗎？如果不是，區別在哪里？
OK，告訴大家答案吧，上面的代碼等價於這樣寫：
#include <iostream> int main() { operator<<(std::cout, "Hello, Core C++!"); std::cout.operator<<(std::endl); }
大家看出來了吧？第一次operator<<調用的是一個全局函數，而第二次調用的是一個成員函數。
如果再深入一些，std::endl到底是個什么東西？直覺上這就是用來換行的，可能就是一個\n。而事實上，std::endl是一個函數。為什么呢？我們先看看VC中std::endl的代碼：
template<class _Elem, class _Traits> inline basic_ostream<_Elem, _Traits>& __CLRCALL_OR_CDECL endl(basic_ostream<_Elem, _Traits>& _Ostr) { // insert newline and flush stream _Ostr.put(_Ostr.widen('\n')); _Ostr.flush(); return (_Ostr); }
std::endl是一個全局函數，接受一個basic_ostream參數_Ostr。函數內部做了兩件事情：一、調用_Ostr的put(const char*)成員函數，輸出\n；二、調用_Ostr的flush()函數。其中第二步保證了ostream立即刷新，這也就是std::cout<<”\n”和std::cout<<std::endl的區別。也就只有std::endl是個函數才能完成這樣的操作。
還是最開始的例子，如果寫成這樣：
#include <iostream> int main() { cout << "Hello, Core C++!" << endl; }
編譯器會提示“undeclared identifier”，因為我們沒有指定任何namespace，編譯器默認到全局命名空間中查找，相當於::cout << "Hello, Core C++!" << ::endl;，而程序中並沒有提供的cout和endl，因此找不到。這個大家應該都比較熟悉了。
再問大家一個問題：
operator<<(std::cout, "Hello, Core C++!");
為什么這個語句不寫成：
std::operator<<(std::cout, "Hello, Core C++!");
也能通過編譯呢？畢竟operator<<是在std名字空間里，全局名字空間里面並沒有，為什么沒有報錯呢？
二、Name Lookup的主要機制
這就要從C++標准中對於名字查找的描述說起了。C++中有三種主要名字查找機制：
a) 隱式名字查找（Unqualified name lookup）；
b) 基於參數的名字查找（Argument-dependent name lookup，ADL）；
c) 顯式名字查找（Qualified name lookup）。
顯然，如果變量和函數之前不寫任何名字空間，就是隱式名字查找，此時編譯器只會從當前命名空間和全局命名空間中查找；如果寫了名字空間，就是顯式名字查找，編譯器會忠實地按照指定的命名空間去查找。
最有意思的是基於參數的名字查找，簡稱ADL，也叫Koenig Lookup，這種名字查找方式是C++大牛Andrew Koenig發明的。具體來說，對於一個函數調用，如果沒有顯式地寫函數的名字空間，編譯器會根據函數的參數所在的名字空間里面去查找這個函數。最新的C++標准加強了這個規則，叫Pure ADL，也就是只到參數所在的名字空間里去查找，而不到其它名字空間里查找，這樣的好處是防止找到其它名字空間里具有相同簽名的函數，導致非常隱蔽的bug。
這就可以理解為什么
operator<<(std::cout, "Hello, Core C++!");
可以正常編譯了，因為函數中有std::cout這個參數，所以編譯器就會到std名字空間里去查找operator<<這個函數。
這個特點非常重要，否則C++中的操作符重載根本無法做到像現在如此簡潔。可以想象下，如果每次都要去指定操作符的命名空間，語法該有多丑！僅僅通過ADL，就可以看出Andrew Koenig對於C++的貢獻。
注意：
std::cout.operator<<(std::endl);
這個語句不能省略最前面的std::，這是因為C++中類本身也形成了一個名字空間（就是類名），也就是說std::cout.operator<<這個函數的名字空間是std:ostream，而不是std，而std::endl在std名字空間中，ADL是不會向下去查找嵌套的名字空間的的，只會在當前名字空間里去查找。因此最前面的std::不能省略。
三、名字空間污染
對已一開始的例子，可能很多人更喜歡寫成：
#include <iostream> using namespace std; int main() { cout << "Hello, Core C++!" << endl; }
這樣下面使用任何STL里面的類和算法的時候，都不用加上std::前綴了，這樣是方便，但是也是會帶來問題的。using namespace std;這個語句將std里面所有的東西（類、算法、對象等等）都引入到我當前的名字空間中，其中很多東西我是暫時使用不到的。如果我自己在當前名字空間中定義了一些和std中同名的東西的話，就會導致一些意想不到的問題：
#include <iostream> using namespace std; class Polluted { public: Polluted& operator<<(const char*) { return *this; } }; int main() { Polluted cout; cout << "Hello, Core C++!\n"; }
上面這個程序，看上去會輸入Hello, Core C++!，實際上卻什么都沒做。因為cout已經不是std::cout了，而是Polluted的一個對象，這個對象恰巧也有一個operator<<(const char*)函數。因為名字空間查找和普通變量的作用域一樣，局部名字空間會覆蓋全局名字空間和引入的名字空間，所以編譯器雖然兩個cout都找到，但根據局部優先於全局的規則，選用了main函數中定義的cout，而不是std::cout。
這樣的危害在於當程序規模比較大的時候，這樣的問題會變得很隱蔽，甚至測試都不一定能測試到，但是卻會引發非常奇怪的問題，給調試帶來非常大的麻煩。所以using namespace std;盡量少用，最多使用using std::cout，這樣就只引入std中的cout，其它東西都沒有引入，出問題的概率小些，但問題依舊存在，所以如果可能的話，盡量將std::都加上，保證不出問題。
四、using在STL中的使用
2005年，C++對STL進行了擴充，就是所謂的TR1（Technical Report 1），里面加入了很多實用的庫，如shard_ptr、function、bind、regular exprestion等等，它們都位於std::tr1名字空間下。到了C++11，TR1中的很多庫得到了升級，正式成為std名字空間中的一員。但是之前很多代碼已經用了std::tr1，為了確保已有的代碼不被破壞，並且不要重復定義相同的東西。STL采取這樣的方式：將原來std::tr1中的定義移到std中，然后在std::tr1中使用using指令將庫引入到std::tr1中。如VC中有這樣的代碼：
namespace tr1 { // TR1 additions using _STD allocate_shared; using _STD bad_weak_ptr; using _STD const_pointer_cast; using _STD dynamic_pointer_cast; using _STD enable_shared_from_this; using _STD get_deleter; using _STD make_shared; using _STD shared_ptr; using _STD static_pointer_cast; using _STD swap; using _STD weak_ptr; } // namespace tr1
這樣就達到了兼顧新標准和已有代碼的目標。
五、名字空間別名
如果我們有一個很深的名字空間，比如A::B::C::D::E，並且經常會用到這里面的類和函數，我們不希望每次都敲這么長的前綴，當然也不希望通過using namespace A::B::C::D::E來污染名字空間，C++提供了名字空間別名的方式來簡化使用。比如，我們可以通過
namespace ABCDE = A::B::C::D::E;
產生名字空間別名ABCDE，ABCDE::ClassT就等價於A::B::C::D::E::ClassT。
C++11中，這種方式的別名得到了擴展，不僅僅用於名字空間，可以用於任何別名：
using ABCDE = A::B::C::D::E; using ABCDE_ClassT = ABCDE::ClassT;
這樣的語法基本上可以替代typedef了，而且語法更簡潔。
OK，關於Name lookup相關的就想到這么多，以后有新的了解再跟大家分享！