Простір імен в С++ / aCode

Цей урок є продовженням уроку №27.

Зміст:

Конфлікт імен
Що таке простір імен?
Доступ до простору імен через оператор дозволу області видимості (::)
Простори імен з однаковими іменами
Псевдоніми і вкладені простори імен

Конфлікт імен

Конфлікт імен виникає, коли два ідентифікатори знаходяться в одній області видимості, і компілятор не може зрозуміти, який з них двох слід використовувати в конкретній ситуації. Компілятор або лінкер видасть вам помилку, оскільки у нього недостатньо інформації, щоб вирішити цю неоднозначність. Як тільки програми збільшуються в об’ємах, збільшується кількість ідентифікаторів, отже, ймовірність виникнення конфліктів імен збільшується також.

Розглянемо приклад такого конфлікту. boo.h і doo.h — це заголовки з функціями, які виконують різні речі, але мають однакові імена та параметри.

boo.h:

// Функція doOperation() виконує операцію додавання своїх параметрів
int doOperation(int a, int b)
{
    return a + b;
}

// Функція doOperation() виконує операцію додавання своїх параметрів

int doOperation(int a, int b)

{

return a + b;

}

doo.h:

// Функція doOperation() виконує операцію віднімання своїх параметрів
int doOperation(int a, int b)
{
    return a - b;
}

// Функція doOperation() виконує операцію віднімання своїх параметрів

int doOperation(int a, int b)

{

return a - b;

}

main.cpp:

#include <iostream>
#include "boo.h"
#include "doo.h"
 
int main()
{
    std::cout << doOperation(5, 4); // яка версія функції doOperation() виконається тут?
    return 0;
}

#include <iostream>

#include "boo.h"

#include "doo.h"

int main()

{

std::cout << doOperation(5, 4); // яка версія функції doOperation() виконається тут?

return 0;

}

Якщо boo.h і doo.h скомпілювати окремо, то все пройде без інцидентів. Однак, з’єднавши їх в одній програмі, ми підключимо дві різні функції, але з однаковими іменами і параметрами, в одну область видимості (глобальну), а це, в свою чергу, призведе до конфлікту імен. В результаті, компілятор видасть помилку. Ось для вирішення таких от проблем і додали в мову С++ таку концепцію, як простір імен.

Що таке простір імен?

Простір імен визначає область коду, в якій гарантується унікальність всіх ідентифікаторів. За замовчуванням, глобальні змінні і звичайні функції визначені в глобальному просторі імен. Наприклад:

int g_z = 4;
 
int boo(int z)
{
    return -z;
}

int g_z = 4;

int boo(int z)

{

return -z;

}

Глобальна змінна g_z і функція boo() визначені в глобальному просторі імен.

У вищенаведеному прикладі при підключенні файлів boo.h і doo.h, обидві версії функції doOperation() були додані в глобальний простір імен, через що і, власне, стався конфлікт імен.

Щоб уникнути подібних ситуацій, коли два незалежних об’єкти мають ідентифікатори, які можуть конфліктувати один з одним при спільному використанні, мова C++ дозволяє оголошувати власні простори імен через ключове слово namespace. Все, що оголошено всередині користувацького простору імен, належить тільки цьому простору імен (а не глобальному).

Перепишемо заголовкові файли з вищенаведеного прикладу, але вже з використанням простору імен:

boo.h:

namespace Boo
{
    // Ця версія функції doOperation() належить простору імен Boo
    int doOperation(int a, int b)
    {
        return a + b;
    }
}

namespace Boo

{

// Ця версія функції doOperation() належить простору імен Boo

int doOperation(int a, int b)

{

return a + b;

}

doo.h:

namespace Doo
{
    // Ця версія функції doOperation() належить простору імен Doo
    int doOperation(int a, int b)
    {
        return a - b;
    }
}

namespace Doo

{

// Ця версія функції doOperation() належить простору імен Doo

int doOperation(int a, int b)

{

return a - b;

}

Тепер функція doOperation() з файлу boo.h знаходиться в просторі імен Boo, а функція doOperation() з файлу doo.h — в просторі імен Doo. Подивимося, що станеться при перекомпіляції main.cpp:

int main()
{
    std::cout << doOperation(5, 4); // яка версія функції doOperation() виконається тут?
    return 0;
}

int main()

{

std::cout << doOperation(5, 4); // яка версія функції doOperation() виконається тут?

return 0;

}

Результатом буде ще одна помилка:

C:\VCProjects\Test.cpp(15) : error C2065: 'doOperation' : undeclared identifier

Сталося так, що коли ми спробували викликати функцію doOperation(), компілятор заглянув в глобальний простір імен в пошуках визначення doOperation(). Однак, оскільки жодна з наших версій doOperation() не перебуває у глобальному просторі імен, компілятор просто не зміг знайти визначення doOperation() взагалі!

Існує два різні способи повідомити компілятору, яку версію doOperation() слід використовувати: через оператор дозволу області видимості або за допомогою using-стейтментів (про них ми поговоримо на наступному уроці).

Доступ до простору імен через оператор дозволу області видимості (::)

Перший спосіб вказати компілятору шукати ідентифікатор в певному просторі імен — це використати назву необхідного простору імен разом з оператором дозволу області видимості (::) і необхідним ідентифікатором.

Наприклад, повідомимо компілятору використати версію doOperation() з простору імен Boo:

int main(void)
{
    std::cout << Boo::doOperation(5, 4);
    return 0;
}

int main(void)

{

std::cout << Boo::doOperation(5, 4);

return 0;

}

Результат:

9

Якщо б ми захотіли використати версію doOperation() з простору імен Doo:

int main(void)
{
    std::cout << Doo::doOperation(5, 4);
    return 0;
}

int main(void)

{

std::cout << Doo::doOperation(5, 4);

return 0;

}

Результат:

1

Оператор дозволу області видимості дозволяє вибрати конкретний простір імен. Ми навіть можемо зробити наступне:

int main(void)
{
    std::cout << Boo::doOperation(5, 4) << '\n';
    std::cout << Doo::doOperation(5, 4) << '\n';
    return 0;
}

int main(void)

{

std::cout << Boo::doOperation(5, 4) << '\n';

std::cout << Doo::doOperation(5, 4) << '\n';

return 0;

}

Результат:

9 1

Також цей оператор можна використовувати без будь-якого префіксу (наприклад, ::doOperation). В такому випадку ми посилаємося на глобальний простір імен.

Простори імен з однаковими іменами

Допускається оголошення просторів імен в декількох місцях (або в декількох файлах, або в декількох місцях усередині одного файлу). Все, що знаходиться всередині одного блоку імен, вважається частиною тільки цього блоку.

add.h:

namespace DoMath
{
    // Функція add() є частиною простору імен DoMath
    int add(int x, int y)
    {
        return x + y;
    }
}

namespace DoMath

{

// Функція add() є частиною простору імен DoMath

int add(int x, int y)

{

return x + y;

}

subtract.h:

namespace DoMath
{
    // Функція subtract() є частиною простору імен DoMath
    int subtract(int x, int y)
    {
        return x - y;
    }
}

namespace DoMath

{

// Функція subtract() є частиною простору імен DoMath

int subtract(int x, int y)

{

return x - y;

}

main.cpp:

#include "add.h" // імпортуємо DoMath::add()
#include "subtract.h" // імпортуємо DoMath::subtract()
 
int main(void)
{
    std::cout << DoMath::add(5, 4) << '\n';
    std::cout << DoMath::subtract(5, 4) << '\n';
 
    return 0;
}

#include "add.h" // імпортуємо DoMath::add()

#include "subtract.h" // імпортуємо DoMath::subtract()

int main(void)

{

std::cout << DoMath::add(5, 4) << '\n';

std::cout << DoMath::subtract(5, 4) << '\n';

return 0;

}

Все працює, як потрібно.

Стандартна бібліотека C++ широко використовує цю особливість, оскільки всі заголовки, які знаходяться в ній, реалізовують свій функціонал всередині простору імен std.

Псевдоніми і вкладені простори імен

Одні простори імен можуть бути вкладені в інші простори імен. Наприклад:

#include <iostream>
 
namespace Boo
{
    namespace Doo
    {
        const int g_x = 7;
    }
}
 
int main()
{
    std::cout << Boo::Doo::g_x;
    return 0;
}

#include <iostream>

namespace Boo

{

namespace Doo

{

const int g_x = 7;

}

int main()

{

std::cout << Boo::Doo::g_x;

return 0;

}

Зверніть увагу, оскільки Doo знаходиться всередині Boo, то доступ до g_x здійснюється через Boo::Doo::g_x.

Оскільки це не завжди зручно і ефективно, то мова C++ дозволяє створювати псевдоніми для просторів імен:

#include <iostream>

namespace Boo
{
	namespace Doo
	{
		const int g_x = 7;
	}
}
 
namespace Foo = Boo::Doo; // Foo тепер рахується як Boo::Doo
 
int main()
{
	std::cout << Foo::g_x; // це, насправді, Boo::Doo::g_x
	return 0;
}

#include <iostream>

namespace Boo

{

namespace Doo

{

const int g_x = 7;

}

namespace Foo = Boo::Doo; // Foo тепер рахується як Boo::Doo

int main()

{

std::cout << Foo::g_x; // це, насправді, Boo::Doo::g_x

return 0;

}

Варто відзначити, що простори імен в мові C++ не були розроблені як спосіб реалізації інформаційної ієрархії — вони були розроблені як механізм запобігання виникненню конфліктів імен. Як доказ цьому, вся Стандартна бібліотека шаблонів знаходиться в єдиному просторі імен std::.

Вкладеність просторів імен не рекомендується використовувати, тому що при невмілому використанні збільшується ймовірність виникнення помилок і додатково ускладнюється логіка програми.

Оцінити статтю: