C和C++中的名字空间和作用域

C和C++中的名字空间和作用域

C语言中有名字空间这个概念吗？

提到名字空间（或者可能更普遍的叫法，命名空间），很可能先想到的是C++，甚至是C#。C中没有名字空间吧？一开始我也是这样认为的，直到我看了C primer plus这本书，才直到C语言中其实也有名字空间的概念！而为什么我们更熟悉C++中的名字空间呢？可能是因为我们一些C++程序，不过知不知道为什么，总是要加上一句using namespace std；吧。其实C语言中也是有名字空间的概念的，只不过C语言中不能自定义名字空间，而C++中，我们可以定义自己的名字空间。

C语言中的名字空间和作用域

在网上看过很多资料，很多人都认为名字空间是作用域的一个补充，认为名字空间是为了区分同一作用域下相同的标识符，解释的也有一定道理。但是我在C primer plus中理解的是作用域是对名字空间的一个补充。我是这样理解的：名字空间之间是相互独立的，但是作用域之间却有包含的关系，比如说一个全局变量和一个函数内部的局部变量，全局变量的作用域是文件作用域，而局部变量的作用域是块作用域，但是在函数内部全局变量就消失了吗？没有呀，我们依然可以访问全局变量，只不过当局部变量和全局变量同名时，全局变量被隐藏了而已。可能有点糊涂，没关系，往下看。

C语言中有4中名字空间

C语言中的四种名字空间分别为：

1、 所有的标签（label）都属于同一个命名空间。

2、 struct、union和enum的名称，在C99中称之为tag，所有的tag属于同一个命名空间。

也就是说，如果你已经声明struct  A { int a }; 就不能再声明 union A { int a };

说明：之所以让所有的tag组成一个命名空间，由于tag前面总是带struct、union和enum关键字，所以编译器可以将它们与其他的标识符区分开。

3、 struct和union的成员位于它们各自struct或union命名空间下，相互独立互不影响，并且可以形成递归的命名空间（如struct中在定义struct）。

例如：如果你已经声明 struct A { int a };其成员的名称为a，你仍然可以声明 struct B { int a}; 或者 union B { int a };

说明：之所以让struct和union成员各自成为一个命名空间，是因为它们的成员访问时，需要通过"."或"->"运算符，而不会单独使用，所以编译器可以将它们与其他的标识符区分开。由于枚举类型enum的成员可以单独使用，所以枚举类型的成员不在这一名称空间类。

4、 其他所有的标识符，属于同一个命名空间。包括变量名、函数、函数参数，宏定义、typedef的类型名、enum的成员等等。

C语言中有4种作用域

C语言中四种作用域为：

1、         块作用域
块作用域作用域整个大括号中，比如一个函数中的局部变量就具有块作用域。还要注意，函数头中的形式参数也是块作用域，它的作用范围也是整个函数体

2、         文件作用域
文件作用域也叫全局作用域，作用范围是整个文件。全局作用域有链接属性一说，分为内部链接属性（静态链接属性）和外部链接属性。当全局变量被static修饰的时候，有内部链接属性，也就是作用域为本.c文件，在其他.c文件中是不可见的。而当全局变量被extern修饰的时候（也是默认的情况，如果不写，就默认extern），有外部链接属性，也就是不仅作用域本.c文件，也作用域其他.c文件。之所以叫链接属性，是因为C语言的编译单元为一个.c文件，也就是说，如果在不同的.c文件中含有同名的全局变量，在编译的时候是不会发现错误的，因为不同的.c文件时分别编译的，编译时期是相互独立的。但是在链接阶段就会报错。

3、         函数作用域
注意和块作用域相互区分，函数体中的局部变量具有块作用域，而不是函数作用域。所谓函数作用有，只针对“标号”。什么意思呢？我们知道C语言有个goto语句（当然由于goto语句使程序的逻辑混乱，所以C++中摒弃了goto语句），那么我们要goto到什么地方呢？这个地方是用一个叫“标号”的东西表示的。比如我们用goto语句实现一个循环。

int i,sum=0;

i=1;

loop: if(i<=100)

{

　　sum=sum+i;

　　i++;

　　goto loop;

}

其中loop就是标号，他的作用域叫函数作用域，在函数内部有效。

4、         函数原型作用域
函数原型作用域就是在函数原型声明时，形参的作用域。
比如 void fun(int a,int b);
其中a和b的作用域就是函数原型作用域，作用域小括号内部。注意和函数定义时，形参的作用域相区别，定义时，函数形参的作用域是块作用域，在函数体内有效。

同一名字空间中的同一个作用域中，名字（标识符）只能唯一

直接看例子吧，来的比较直接一些。

#include <stdio.h>

int fun = 10;

void fun()

{

         printf("hahaha
");

}

 

int main()

{

         return 0;

}

结果：编译时出错！

 

原因就是 全局变量fun和函数fun有着相同的名字空间，都是位于第4种名字空间中，而且两者的作用域都是文件作用域，同一名字空间和同一作用域中是不能够有相同的标识符的。

再来看一个例子：

#include <stdio.h>

struct fun{

         int a;

         int b;

};

void fun()

{

         printf("hahaha
");

}

 

int main()

{

         return 0;

}

结果：通过编译，没有问题。

这是因为，虽然struct fun和函数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间，struct fun属于第二种名字空间，而函数fun属于第四种名字空间。

在看一个例子：

#include <stdio.h>

struct fun{

         int a;

         int b;

};

void fun()

{

         printf("hahaha
");

}

 

int main()

{

         struct fun fun;

         fun.a = 10;

         fun.b = 20;

         return 0;

}

结果：编译通过

我们来看 struct fun fun；这个语句，两个fun并不冲突，因为他们有着不同的名字空间。第一个fun位于第二种名字空间中，而第二个fun位于第三种名字空间中，所以不冲突。

再来看一个例子：

#include <stdio.h>

struct fun{

         int a;

         int b;

};

enum fun{

         A,

         B,

         C

};

 

int main()

{

         return 0;

}

结果：编译错误

 

原因：struct fun和enum fun中的fun有着相同的名字空间，都是位于第二种名字空间中，而且他们的作用域都是文件作用域，所以一样啦。

再来看一个例子：

#include <stdio.h>

int main()

{

         int loop = 10;

         int i = 0;

loop:i++;

          if(i < 10)

                   goto loop;

         return 0;

}

结果：通过编译，没有问题

原因，变量loop和标号loop位于不同的名字空间，变量loop位于第四种名字空间，而标号loop位于第一种名字空间。

最后再看一个例子：

#include <stdio.h>

int a = 10;

int b = 20;

 

int main()

{

         int b = 30;

         a = 50;

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

         return 0;

}

结果，编译通过：且输出为：

 

原因 虽然全局变量和局部变量位于同一个名字空间中，都是位于第4中名字空间中，但是全局变量b的作用域为文件作用域，而局部变量b的作用域为块作用域，作用域小的b会将作用域大的b隐藏掉。

其实这就是我认为，作用域是名字空间的一个补充，的原因。

两个b有着同样的名字空间，但是有着大小不同的作用域，实际上文件作用域的作用范围是包含块作用域的作用范围的，这也是为什么在函数内部依然可以访问全局变量a的原因。作用域实际上是包含的关系，小的作用域会将大的作用域隐藏掉。但是名字空间之间却是相互独立的，这一点在C++中，自定义名字空间时，会体会的更深刻。

再次表明一下我的观点，我认为，作用域是对名字空间的一个补充，当在同一个名字空间中，用作用域来描述名字（也就是标识符）的可见性，小的作用域会隐藏大的作用域。

下面说说C++中的名字空间。

首先，C++中继承了C语言中的名字空间，也就是那四类名字空间在C++中依然适用。需要说明的是，类的名字，位于第二种名字空间中，类中的成员的名字位于第三种名字空间中，这一点和struct、enum等类似。

C++中允许我们自定义名字空间，自定义的方法就是适用namespace关键字。

先考虑这样一个问题：

一个工程中有多个.c文件，其中一个.c文件让柯南完成，另外一个.c文件让小兰完成。这两个人心有灵犀，都定义了一个叫conan的全局变量，这个时候当工程链接的时候就会报错。原因是两个conan有同样的名字空间，都是位于第4种名字空间中，也有着同样的作用域，都是文件作用域，于是这两个conan就冲突了。

怎么解决呢？

前面提到过，只有同一个名字空间中同一作用域下，相同的名字才会冲突。所以要解决冲突无非就是修改名字空间或者作用域。首先说修改作用域，前面提到过，文件作用域的标识符有一个链接属性，static修饰的，的作用域仅仅限于本.c文件，而extern（或者默认情况下）作用域是所有.c文件，所以我们可以个其中一个conan加上static修饰，这样就改变了作用域，就不会冲突了，但是问题是，我们既然定义成全局变量，通常情况下，我们都希望它有外部链接属性。我们之所以定义成全局变量，很可能就是为了让其他.c文件使用。所以static虽然解决了冲突，但是没有达到我们的目的。那么我们只能够用另一种方法解决冲突了，就是修改名字空间，这在C语言中是不可行的，因为C语言中就那4中名字空间。但是在C++中是可行的，因为C++可以自定义名字空间。

于是柯南将他的int conan;写成了:

namespace nan

{

       int conan;

}

小兰将他的int conan;写成了：

namespace lan

{

       int conan;

}

这样柯南的conan就在名字空间nan中了，而小兰conan就在名字空间lan中了，就不冲突了。

但是需要注意，在其他文件中引用时，需要带上名字空间名比如，lan.conan;

至于namespace的详细用法，以及using namespace的使用，就不写了，大家看书就好。

最后提一下C语言中怎样解决命名冲突。

C语言中怎样解决命名冲突呢？C语言并不支持自定义名字空间，所以解决命名冲突貌似只能是：1、 如果可能的话用static修饰（有些情况是不能能用static修饰的，比如提供给外部使用的函数）2、在命名上下功夫，比如使用前缀，比如libnids库中的所有函数都是nids_开头的。

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