C和C++中的名字空間和作用域

C和C++中的名字空間和作用域

C語言中有名字空間這個概念嗎？

提到名字空間（或者可能更普遍的叫法，命名空間），很可能先想到的是C++，甚至是C#。C中沒有名字空間吧？一開始我也是這樣認為的，直到我看了C primer plus這本書，才直到C語言中其實也有名字空間的概念！而為什么我們更熟悉C++中的名字空間呢？可能是因為我們一些C++程序，不過知不知道為什么，總是要加上一句using namespace std；吧。其實C語言中也是有名字空間的概念的，只不過C語言中不能自定義名字空間，而C++中，我們可以定義自己的名字空間。

C語言中的名字空間和作用域

在網上看過很多資料，很多人都認為名字空間是作用域的一個補充，認為名字空間是為了區分同一作用域下相同的標識符，解釋的也有一定道理。但是我在C primer plus中理解的是作用域是對名字空間的一個補充。我是這樣理解的：名字空間之間是相互獨立的，但是作用域之間卻有包含的關系，比如說一個全局變量和一個函數內部的局部變量，全局變量的作用域是文件作用域，而局部變量的作用域是塊作用域，但是在函數內部全局變量就消失了嗎？沒有呀，我們依然可以訪問全局變量，只不過當局部變量和全局變量同名時，全局變量被隱藏了而已。可能有點糊塗，沒關系，往下看。

C語言中有4中名字空間

C語言中的四種名字空間分別為：

1、 所有的標簽（label）都屬於同一個命名空間。

2、 struct、union和enum的名稱，在C99中稱之為tag，所有的tag屬於同一個命名空間。

也就是說，如果你已經聲明struct  A { int a }; 就不能再聲明 union A { int a };

說明：之所以讓所有的tag組成一個命名空間，由於tag前面總是帶struct、union和enum關鍵字，所以編譯器可以將它們與其他的標識符區分開。

3、 struct和union的成員位於它們各自struct或union命名空間下，相互獨立互不影響，並且可以形成遞歸的命名空間（如struct中在定義struct）。

例如：如果你已經聲明 struct A { int a };其成員的名稱為a，你仍然可以聲明 struct B { int a}; 或者 union B { int a };

說明：之所以讓struct和union成員各自成為一個命名空間，是因為它們的成員訪問時，需要通過"."或"->"運算符，而不會單獨使用，所以編譯器可以將它們與其他的標識符區分開。由於枚舉類型enum的成員可以單獨使用，所以枚舉類型的成員不在這一名稱空間類。

4、 其他所有的標識符，屬於同一個命名空間。包括變量名、函數、函數參數，宏定義、typedef的類型名、enum的成員等等。

 

C語言中有4種作用域

C語言中四種作用域為：

1、         塊作用域
塊作用域作用域整個大括號中，比如一個函數中的局部變量就具有塊作用域。還要注意，函數頭中的形式參數也是塊作用域，它的作用范圍也是整個函數體

2、         文件作用域
文件作用域也叫全局作用域，作用范圍是整個文件。全局作用域有鏈接屬性一說，分為內部鏈接屬性（靜態鏈接屬性）和外部鏈接屬性。當全局變量被static修飾的時候，有內部鏈接屬性，也就是作用域為本.c文件，在其他.c文件中是不可見的。而當全局變量被extern修飾的時候（也是默認的情況，如果不寫，就默認extern），有外部鏈接屬性，也就是不僅作用域本.c文件，也作用域其他.c文件。之所以叫鏈接屬性，是因為C語言的編譯單元為一個.c文件，也就是說，如果在不同的.c文件中含有同名的全局變量，在編譯的時候是不會發現錯誤的，因為不同的.c文件時分別編譯的，編譯時期是相互獨立的。但是在鏈接階段就會報錯。

3、         函數作用域
注意和塊作用域相互區分，函數體中的局部變量具有塊作用域，而不是函數作用域。所謂函數作用有，只針對“標號”。什么意思呢？我們知道C語言有個goto語句（當然由於goto語句使程序的邏輯混亂，所以C++中摒棄了goto語句），那么我們要goto到什么地方呢？這個地方是用一個叫“標號”的東西表示的。比如我們用goto語句實現一個循環。

int i,sum=0;

i=1;

loop: if(i<=100)

{

　　sum=sum+i;

　　i++;

　　goto loop;

}

 

其中loop就是標號，他的作用域叫函數作用域，在函數內部有效。

4、         函數原型作用域
函數原型作用域就是在函數原型聲明時，形參的作用域。
比如 void fun(int a,int b);
其中a和b的作用域就是函數原型作用域，作用域小括號內部。注意和函數定義時，形參的作用域相區別，定義時，函數形參的作用域是塊作用域，在函數體內有效。

 

同一名字空間中的同一個作用域中，名字（標識符）只能唯一

直接看例子吧，來的比較直接一些。

#include <stdio.h>

int fun = 10;

void fun()

{

         printf("hahaha\n");

}

 

int main()

{

         return 0;

}

 

結果：編譯時出錯！

 

 

原因就是 全局變量fun和函數fun有着相同的名字空間，都是位於第4種名字空間中，而且兩者的作用域都是文件作用域，同一名字空間和同一作用域中是不能夠有相同的標識符的。

再來看一個例子：

#include <stdio.h>

struct fun{

         int a;

         int b;

};

void fun()

{

         printf("hahaha\n");

}

 

int main()

{

         return 0;

}

 

結果：通過編譯，沒有問題。

這是因為，雖然struct fun和函數fun有着相同的作用域，都是文件作用域，但是有着不同的名字空間，struct fun屬於第二種名字空間，而函數fun屬於第四種名字空間。

在看一個例子：

#include <stdio.h>

struct fun{

         int a;

         int b;

};

void fun()

{

         printf("hahaha\n");

}

 

int main()

{

         struct fun fun;

         fun.a = 10;

         fun.b = 20;

         return 0;

}

 

結果：編譯通過

我們來看 struct fun fun；這個語句，兩個fun並不沖突，因為他們有着不同的名字空間。第一個fun位於第二種名字空間中，而第二個fun位於第三種名字空間中，所以不沖突。

再來看一個例子：

#include <stdio.h>

struct fun{

         int a;

         int b;

};

enum fun{

         A,

         B,

         C

};

 

int main()

{

         return 0;

}

 

 

結果：編譯錯誤

 

 

原因：struct fun和enum fun中的fun有着相同的名字空間，都是位於第二種名字空間中，而且他們的作用域都是文件作用域，所以一樣啦。

 

再來看一個例子：

#include <stdio.h>

int main()

{

         int loop = 10;

         int i = 0;

loop:i++;

          if(i < 10)

                   goto loop;

         return 0;

}

 

結果：通過編譯，沒有問題

原因，變量loop和標號loop位於不同的名字空間，變量loop位於第四種名字空間，而標號loop位於第一種名字空間。

 

最后再看一個例子：

#include <stdio.h>

int a = 10;

int b = 20;

 

int main()

{

         int b = 30;

         a = 50;

         printf("a = %d,b = %d\n",a,b);

         return 0;

}

 

結果，編譯通過：且輸出為：

 

 

原因 雖然全局變量和局部變量位於同一個名字空間中，都是位於第4中名字空間中，但是全局變量b的作用域為文件作用域，而局部變量b的作用域為塊作用域，作用域小的b會將作用域大的b隱藏掉。

其實這就是我認為，作用域是名字空間的一個補充，的原因。

兩個b有着同樣的名字空間，但是有着大小不同的作用域，實際上文件作用域的作用范圍是包含塊作用域的作用范圍的，這也是為什么在函數內部依然可以訪問全局變量a的原因。作用域實際上是包含的關系，小的作用域會將大的作用域隱藏掉。但是名字空間之間卻是相互獨立的，這一點在C++中，自定義名字空間時，會體會的更深刻。

再次表明一下我的觀點，我認為，作用域是對名字空間的一個補充，當在同一個名字空間中，用作用域來描述名字（也就是標識符）的可見性，小的作用域會隱藏大的作用域。

下面說說C++中的名字空間。

首先，C++中繼承了C語言中的名字空間，也就是那四類名字空間在C++中依然適用。需要說明的是，類的名字，位於第二種名字空間中，類中的成員的名字位於第三種名字空間中，這一點和struct、enum等類似。

 

C++中允許我們自定義名字空間，自定義的方法就是適用namespace關鍵字。

先考慮這樣一個問題：

一個工程中有多個.c文件，其中一個.c文件讓柯南完成，另外一個.c文件讓小蘭完成。這兩個人心有靈犀，都定義了一個叫conan的全局變量，這個時候當工程鏈接的時候就會報錯。原因是兩個conan有同樣的名字空間，都是位於第4種名字空間中，也有着同樣的作用域，都是文件作用域，於是這兩個conan就沖突了。

怎么解決呢？

前面提到過，只有同一個名字空間中同一作用域下，相同的名字才會沖突。所以要解決沖突無非就是修改名字空間或者作用域。首先說修改作用域，前面提到過，文件作用域的標識符有一個鏈接屬性，static修飾的，的作用域僅僅限於本.c文件，而extern（或者默認情況下）作用域是所有.c文件，所以我們可以個其中一個conan加上static修飾，這樣就改變了作用域，就不會沖突了，但是問題是，我們既然定義成全局變量，通常情況下，我們都希望它有外部鏈接屬性。我們之所以定義成全局變量，很可能就是為了讓其他.c文件使用。所以static雖然解決了沖突，但是沒有達到我們的目的。那么我們只能夠用另一種方法解決沖突了，就是修改名字空間，這在C語言中是不可行的，因為C語言中就那4中名字空間。但是在C++中是可行的，因為C++可以自定義名字空間。

於是柯南將他的int conan;寫成了:

namespace nan

{

       int conan;

}

小蘭將他的int conan;寫成了：

namespace lan

{

       int conan;

}

這樣柯南的conan就在名字空間nan中了，而小蘭conan就在名字空間lan中了，就不沖突了。

但是需要注意，在其他文件中引用時，需要帶上名字空間名比如，lan.conan;

 

至於namespace的詳細用法，以及using namespace的使用，就不寫了，大家看書就好。

最后提一下C語言中怎樣解決命名沖突。

C語言中怎樣解決命名沖突呢？C語言並不支持自定義名字空間，所以解決命名沖突貌似只能是：1、 如果可能的話用static修飾（有些情況是不能能用static修飾的，比如提供給外部使用的函數）2、在命名上下功夫，比如使用前綴，比如libnids庫中的所有函數都是nids_開頭的。

 

 

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