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C++命名空间在多文件编程中的具体用法

C++命名空间》一节讲到,C++ 引入命名空间是为了避免合作开发项目时产生命名冲突,例如:
#include <iostream>
namespace Li {  //小李的变量定义
    class Student {
    public:
        void display(){
            std::cout << "Li::display" << std::endl;
        }
    };
}
namespace Han {  //小韩的变量定义
    class Student {
    public:
        void display() {
            std::cout << "Han::display" << std::endl;
        }
    };
}
int main() {
    Li::Student stu1;
    stu1.display();

    Han::Student stu2;
    stu2.display();
    return 0;
}
程序执行结果为:

Li::display
Han::display

如上所示,小李与小韩各自定义了以自己姓氏为名的命名空间,此时再将他们各自定义的 Student 类放在一起编译就不会有任何问题。

那么当进行多文件编程时,命名空间又该如何使用呢?一个项目的多个文件中可以使用同一个命名空间吗?接下来就对这些疑问做一一解答。

C++多文件编程是什么》一节讲到,当进行多文件编程时,通常是将声明部分(例如变量、函数和类等)划分到 .h 文件中,将实现部分划分到 .cpp 文件中。在此基础上,如果要给变量、函数或者类指定命名空间,则该命令空间应至少包含它们的声明部分。所以当进行多文件编程时,命名空间常位于 .h 头文件中。

举个例子,如下是对之前程序做的合理划分:
//student_li.h
#ifndef _STUDENT_LI_H
#define _STUDENT_LI_H
namespace Li {  //小李的变量定义
    class Student {
    public:
        void display();
    };
}
#endif

//student_li.cpp
#include "student_li.h"
#include <iostream>
void Li::Student::display() {
    std::cout << "Li::display" << std::endl;
}

//student_han.h
#ifndef _STUDENT_HAN_H
#define _STUDENT_HAN_H
namespace Han {  //小韩的变量定义
    class Student {
    public:
        void display();
    };
}
#endif

//student_han.cpp
#include "student_han.h"
#include <iostream>
void Han::Student::display() {
    std::cout << "han::display" << std::endl;
}

//main.cpp
#include <iostream>
#include "student_han.h"
#include "student_li.h"
int main() {
    Li::Student stu1;
    stu1.display();
    Han::Student stu2;
    stu2.display();
    return 0;
}
项目执行结果为:

Li::display
han::display

注意,当类的声明位于指定的命名空间中时,如果要在类的外部实现其成员方法,需同时注明所在命名空间名和类名(例如本项目中的 Li::Student::display() )。

上面的程序示例中,不同的头文件中使用的是不同的命名空间,除此之外,不同头文件中也可以使用名称相同的命名空间,但前提是位于该命名空间中的成员必须保证互不相同。

举个例子:
//demo1.h
#ifndef _DEMO1_H
#define _DEMO1_H
#include<iostream>
namespace demo {
    void display() {
        std::cout << "demo1::display" << std::endl;
    }
    int num=20;
}
#endif

//demo2.h
#ifndef _DEMO2_H
#define _DEMO2_H
#include <iostream>
namespace demo {
    void display(int a) {
        std::cout << "demo2::display" << std::endl;
    }
    //int num; 因为 demo1.h 中已经声明有同名的变量,取消注释会造成重定义错误
}
#endif

//main.cpp
#include <iostream>
#include "demo1.h"
#include "demo2.h"
int main() {
    demo::display();
    demo::display(2);
    std::cout << demo::num << std::endl;
    return 0;
}
项目执行结果为:

demo1::display
demo2::display
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注意,本例中 display() 函数的实现也位于 .h 文件中,仅仅是为了演示方便,读者可自行将该函数的声明和定义进行合理划分。

可以看到,demo1.h 和 demo2.h 文件中都定义有 demo 命名空间,当这 2 个头文件被引入到 main.cpp 文件中时,意味着 demo 空间中同时包含 display()、display(int n) 以及 num 这 3 个成员。也就是说,分散在不同文件中的同名命名空间会合并为一个。

再次强调,虽然同一项目的不同文件中可以定义相同的命名空间,但必须保证空间中的成员互不相同,否则编译器会报“重定义”错误。注意,这里的 display() 和 display(int n) 并不会造成重定义,它们互为重载函数。

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