【C++】定名空间 namespace 与 标准流 iostream ( 定名空间概念简介 | 定名 ...

一、定名空间 namespace

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1、定名空间根本概念


定名空间 namespace 又称为 名字空间 , 名称空间 , 名域 , 作用域 , 是 C++ 语言 对 C 语言 的扩展 之一 ;
C++ 中的 定名空间 namespace 指的是 标识符 的 可见范围 , C++ 标准库中的 所有 标识符 , 都定义在 std 定名空间中 ;

2、名称概念


定名空间 英文名称是 " namespace " , name 是 名字 , 名称 的意思 , space 空间 ; 这里的 名称 name 可以是

• 符号常量 名称
  
• 变量 名称
  
• 宏定义 名称
  
• 函数 名称
  
• 结构体 名称
  
• 枚举 名称
  
• 类 名称
  
• 对象 名称
  

在定名空间中 , 可以定义上述 符号常量 , 变量 , 宏定义 , 函数 , 结构体 , 枚举 , 类 , 对象 等内容 ;
   定名空间 不是专门定义 标识符名称的 , 而是可以定义 C++ 中出现的所有语法元素 ;
  
4、C 语言的定名空间


在 C 语言中 , 只有一个定名空间 namespace , 就是 全局作用域 ;
C 语言中 , 所有的 全局标识符 , 都共享 同一个 定名空间 namespace ( 作用域 / 名字空间 ) ;
这就使得 , 在 C 语言开辟中 , 标识符 定义 经常出现辩论 , 在 C 语言 的 大规模开辟中 , 差异的团队 开辟者之间欠好协调 ;

• 示例 1 : 开辟者 A 定义了 全局变量 name , 开辟者 B 也定义了 全局变量 name , 这就导致了二者之间出现了辩论 ;
  
• 示例 2 : C 语言模块 1 中定义了 全局变量 name , 在 C 语言模块 2 中定义了相同名称的全局变量 name , 如果 主程序 同时导入了这两个模块 , 就出现了辩论 ;
  

鉴于上述问题 , 在 C++ 中引入了新的概念 , 定名空间 namespace , 解决上述 标识符名称辩论的问题 ;

3、定名空间避免标识符辩论


C++ 被设计用于开辟 大规模 的程序 , 到场开辟的 开辟者 或 团队 大概很多 , 每个开辟者都要定义各种 变量 函数 类 对象 等 , 涉及到大量的 标识符 名称 ;
为了避免名称辩论 , 引入了 定名空间 namespace 关键字 , 每个开辟者将本身写的 名称 定义到 专门的空间中 , 这个空间就是 定名空间 namespace ;

定名空间 namespace 可以避免 定义 各种 变量名称 / 函数名称 等名称时 , 出现 " 名称辩论 " 问题 ;
在 定名空间 中 , 开辟者可以 将 各种 常量 / 变量 / 宏定义 / 函数 / 结构体 / 枚举 / 类 / 对象 等 内容 , 组织在一起 , 避免与 其它 定名空间 或 全局标识符 发生辩论 ;

定名空间 可以 将 整体的 全局作用于 切割成 差异的区域 , 也就是 差异的区域 使用 差异的 定名空间 ;
差异的 定名空间 中 , 可以定义 相同名称的 标识符 , 不会出现辩论 ;
C++ 中 的 默认定名空间是 全局作用域 , 访问 全局作用域 中的标识符 ,

• 可以直接访问 ,
  
• 也可以使用 ::标识符 进行访问 ;
  

定名空间 是 可以嵌套的 , 可以在一个定名空间中 , 定义另外一个定名空间 ;

C++ 的定名空间 可以明白为 Java 中的 包名 Package , 在差异的 Package 包 中 , 可以定义相同名称的 类 ;




二、定名空间定义

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1、定名空间根本概念


C++ 定名空间范例 :

• 嵌套定名空间 : 在 定名空间 中可以 嵌套 定义 另一个定名空间 , 内层 被 嵌套的 定名空间 可以进一步嵌套 ; 访问 嵌套 定名空间 标识符 , 必要将 差异条理 的 定名空间都写上 ;
  
• 普通定名空间 : 标识符 独立 的 使用 范围 , 在 普通定名空间 中定义的标识符 , 可以在 其它定名空间 或 默认的全局定名空间 中使用 ;
  

2、定名空间定义语法


定名空间定义语法 : 定义 定名空间 必要使用 namespace 关键字 , 将要定义的内容 写在 namespace 定名空间名称 后的大括号中 ;

1. namespace 命名空间名称 {  
2.     // 声明标识符  
3.     // 可以是 符号常量 , 变量 , 宏定义 , 函数 , 结构体 , 枚举 , 类 , 对象 等内容  
4. }

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定名空间定义示例 :

1. // 自定义命名空间
2. namespace MyNamespace {
3.         // 声明标识符  
4.         int myVariable = 10;
5.         void myFunction() {
6.                 // 函数体  
7.                 cout << "MyNamespace myFunction" << endl;
8.         }
9. }

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3、代码示例 - 定名空间定义使用


这里要特别注意 , 在下面的代码中 , 定义了 MyNamespace 定名空间 ,
但是在该 文件 中没有使用 该 定名空间 , 那么如果要访问 定名空间 中的内容 , 必要添加 MyNamespace :: 前缀 ,
访问 MyNamespace 定名空间中的 的 myVariable 变量 , 必要使用 MyNamespace::myVariable 代码访问 ;
访问 MyNamespace 定名空间中的 的 myFunction 方法 , 必要使用 MyNamespace::myFunction() 代码访问 ;

代码示例 :

1. // 包含 C++ 头文件
2. #include "iostream"
4. // 使用 std 标准命名空间
5. //                该命名空间中 , 定义了很多标准定义
6. using namespace std;
7. // 自定义命名空间
8. namespace MyNamespace {
9.         // 声明标识符  
10.         int myVariable = 10;
11.         void myFunction() {
12.                 // 函数体  
13.                 cout << "MyNamespace myFunction" << endl;
14.         }
15. }
16. int main() {        cout << "定名空间中的变量 : " << MyNamespace::myVariable << endl;        MyNamespace::myFunction(); // 调用定名空间中的函数                 // 控制台暂停 , 按恣意键继续向后执行        system("pause");}

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执行结果 :

1. 命名空间中的变量 : 10
2. MyNamespace myFunction
3. Press any key to continue . . .

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三、定名空间使用

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1、定名空间默认访问方式


如果不导入定名空间 std , 将 using namespace std; 代码注释掉 , 此时就会报错 , cin , cout , endl 都会报 " 未定义标识符 " 错误 ;

如果想要在 不声明 定名空间 的情况下 , 使用 标准流 中的标识符 , 就必要使用

• std::cout
  
• std::endl
  
• std::cin
  

否则 无法访问 这些 标识符;

代码如下 : 在下面的代码中 , 没有声明全局定名空间 std , 要使用 iostream 中的标识符 , 必须加上 std:: 前缀 ;

1. // 包含 C++ 头文件
2. #include "iostream"
4. // 使用 std 标准命名空间
5. //                该命名空间中 , 定义了很多标准定义
6. //using namespace std;
8. int main()
9. {
10.         // 定义圆半径 , 周长 , 面积 对应的变量
11.         double r = 0, p = 0, a = 0;
13.         // 提示输入圆半径
14.         std::cout << "输入圆半径 :" << std::endl;
16.         // 从命令行标准输入得到的数据 到 变量 r 指示的内存空间中
17.         std::cin >> r;
18.         std::cout << "接收到圆半径 :" << r << std::endl;
20.         // 计算圆周长
21.         p = 3.14159 * 2 * r;
23.         // 计算圆面积
24.         a = 3.14159 * r * r;
26.         // 打印计算结果
27.         std::cout << "圆周长为 :" << p << " 圆面积为 : " << a << std::endl;
30.         // 控制台暂停 , 按任意键继续向后执行
31.         system("pause");
32. }

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执行结果 :

1. 输入圆半径 :
2. 10
3. 接收到圆半径 :10
4. 圆周长为 :62.8318 圆面积为 : 314.159
5. 请按任意键继续. . .

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2、使用定名空间


使用定名空间 语法 : 使用如下语法 , 可以 声明使用一个定名空间 , 可以直接访问定名空间中的元素 ;

1. // 使用 指定的 命名空间
2. using namespace 命名空间名称;

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如果要使用 嵌套的定名空间 , 如 : 定名空间 A 中定义 定名空间 B , 定名空间 B 中定义了 定名空间 C , 则使用如下语法 :

1. // 使用 指定的 嵌套 命名空间
2. using namespace A::B::C;

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之前的章节中 , 自定义了 定名空间 MyNamespace ,

1. // 自定义命名空间
2. namespace MyNamespace {
3.         // 声明标识符  
4.         int myVariable = 10;
5.         void myFunction() {
6.                 // 函数体  
7.                 cout << "MyNamespace myFunction" << endl;
8.         }
9. }

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但是 , 使用时 , 必须通过 MyNamespace::myVariable  的形式访问 定名空间 中的变量 ;
如果想要 直接访问定名空间元素 , 可以使用上述 语法 , 导入定名空间 :

1. // 使用自定义的命名空间
2. // 注意 : 使用命名空间需要在 定义命名空间之后
3. using namespace MyNamespace;

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注意 : 使用 定名空间 必要在 定义定名空间之后 , 否则会报错 ;

3、使用默认的定名空间


当前的 全局定名空间 就是 默认的 定名空间 , 如果你 没有在 定名空间 中定义 变量 / 类 / 函数 等元素 , 而是 直接在 C++ 代码中直接定义 , 那么这些元素 就是 定义在了 默认的 定名空间 中 ;
将变量定义在 C++ 代码中 , 就是定义了 全局空间变量 , 就是 默认定名空间 中的变量 ;
调用 默认定名空间 中的变量 , 可以使用 :: 前缀访问 ;

代码示例 :

1. // 包含 C++ 头文件
2. #include "iostream"
4. // 将变量 定义在了 默认命名空间 : 全局命名空间
5. int globalVariable = 10;
7. // 将函数 定义在了 默认命名空间 : 全局命名空间
8. void globalFunction() {
9.         std::cout << "globalFunction" << std::endl;
10. }
12. int main() {
13.         ::globalFunction();                // 调用全局函数 默认命名空间中的函数  
14.         ::globalVariable = 20;  // 修改全局变量 默认命名空间中的变量
15.         std::cout << "::globalVariable : " << ::globalVariable << std::endl;
17.         // 调用 默认命名空间 中的元素 , 不加域操作符也可以使用
18.         globalFunction();                // 调用全局函数 默认命名空间中的函数  
19.         globalVariable = 30;    // 修改全局变量 默认命名空间中的变量
20.         std::cout << "globalVariable : " << globalVariable << std::endl;
22.         // 控制台暂停 , 按任意键继续向后执行
23.         system("pause");
24.         return 0;
25. }

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执行结果 :

1. globalFunction
2. ::globalVariable : 20
3. globalFunction
4. globalVariable : 30
5. Press any key to continue . . .

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4、代码示例 - 使用定名空间


完整代码示例 :

1. // 包含 C++ 头文件
2. #include "iostream"
4. // 使用 std 标准命名空间
5. //                该命名空间中 , 定义了很多标准定义
6. using namespace std;
7. // 自定义命名空间
8. namespace MyNamespace {
9.         // 声明标识符  
10.         int myVariable = 10;
11.         void myFunction() {
12.                 // 函数体  
13.                 cout << "MyNamespace myFunction" << endl;
14.         }
15. }
16. // 使用自定义的命名空间
17. // 注意 : 使用命名空间需要在 定义命名空间之后
18. using namespace MyNamespace;
19. int main() {        cout << "定名空间中的变量 : " << myVariable << endl;        myFunction(); // 调用定名空间中的函数                 // 控制台暂停 , 按恣意键继续向后执行        system("pause");}

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执行结果 :

1. 命名空间中的变量 : 10
2. MyNamespace myFunction
3. Press any key to continue . . .

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四、标准流 iostream

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标准流 iostream 的内容 , 都定义在 std 定名空间中 ;
C++ 语言为了与 C 语言 在 头文件上 进行区分

• C++ 语言的头文件没有 .h 后缀 ;
  
• C 语言的头文件有 .h 后缀 ;
  

1、查看 iostream 头文件


在代码中 , " Ctrl + 左键 " 点击 iostream 头文件 , 即可 跳转到该 标准流 头文件中 ;

在 Visual Studio 2019 中的 解决方案资源管理器 中 , 双击展开 外部依赖项 ,

向下翻 , 就可以找到 iostream 头文件 ,

2、iostream 头文件源码


iostream 头文件 , 只有 60 行代码 , 核心的内容都定义在 yvals_core.h 和 istream 头文件中 ;
在 该头文件 中 , 第 19 行使用了 _STD_BEGIN 宏定义 , 相当于定义 namespace std { 定名空间的开始 , 末了的第 53 行使用的 _STD_END 宏 相当于 定名空间的 定义结束 } ;

1. // iostream standard header
3. // Copyright (c) Microsoft Corporation.
4. // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
6. #pragma once
7. #ifndef _IOSTREAM_
8. #define _IOSTREAM_
9. #include <yvals_core.h>
10. #if _STL_COMPILER_PREPROCESSOR
11. #include <istream>
13. #pragma pack(push, _CRT_PACKING)
14. #pragma warning(push, _STL_WARNING_LEVEL)
15. #pragma warning(disable : _STL_DISABLED_WARNINGS)
16. _STL_DISABLE_CLANG_WARNINGS
17. #pragma push_macro("new")
18. #undef new
19. _STD_BEGIN // 开始定义 std 命名空间
20. #ifdef _M_CEE_PURE
21. __PURE_APPDOMAIN_GLOBAL extern istream cin, *_Ptr_cin;
22. __PURE_APPDOMAIN_GLOBAL extern ostream cout, *_Ptr_cout;
23. __PURE_APPDOMAIN_GLOBAL extern ostream cerr, *_Ptr_cerr;
24. __PURE_APPDOMAIN_GLOBAL extern ostream clog, *_Ptr_clog;
26. __PURE_APPDOMAIN_GLOBAL extern wistream wcin, *_Ptr_wcin;
27. __PURE_APPDOMAIN_GLOBAL extern wostream wcout, *_Ptr_wcout;
28. __PURE_APPDOMAIN_GLOBAL extern wostream wcerr, *_Ptr_wcerr;
29. __PURE_APPDOMAIN_GLOBAL extern wostream wclog, *_Ptr_wclog;
31. #else // _M_CEE_PURE
32.       // OBJECTS
33. __PURE_APPDOMAIN_GLOBAL extern _CRTDATA2_IMPORT istream cin, *_Ptr_cin;
34. __PURE_APPDOMAIN_GLOBAL extern _CRTDATA2_IMPORT ostream cout, *_Ptr_cout;
35. __PURE_APPDOMAIN_GLOBAL extern _CRTDATA2_IMPORT ostream cerr, *_Ptr_cerr;
36. __PURE_APPDOMAIN_GLOBAL extern _CRTDATA2_IMPORT ostream clog, *_Ptr_clog;
38. __PURE_APPDOMAIN_GLOBAL extern _CRTDATA2_IMPORT wistream wcin, *_Ptr_wcin;
39. __PURE_APPDOMAIN_GLOBAL extern _CRTDATA2_IMPORT wostream wcout, *_Ptr_wcout;
40. __PURE_APPDOMAIN_GLOBAL extern _CRTDATA2_IMPORT wostream wcerr, *_Ptr_wcerr;
41. __PURE_APPDOMAIN_GLOBAL extern _CRTDATA2_IMPORT wostream wclog, *_Ptr_wclog;
43. // CLASS _Winit
44. class _CRTIMP2_PURE_IMPORT _Winit {
45. public:
46.     __thiscall _Winit();
47.     __thiscall ~_Winit() noexcept;
49. private:
50.     __PURE_APPDOMAIN_GLOBAL static int _Init_cnt;
51. };
52. #endif // _M_CEE_PURE
53. _STD_END // 结束定义 std 命名空间
54. #pragma pop_macro("new")
55. _STL_RESTORE_CLANG_WARNINGS
56. #pragma warning(pop)
57. #pragma pack(pop)
58. #endif // _STL_COMPILER_PREPROCESSOR
59. #endif // _IOSTREAM_

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3、yvals_core.h 头文件中 std 定名空间相关宏定义


在 yvals_core.h 头文件中 , 定义了 std 定名空间相关的宏定义 , 如 : _STD_BEGIN  , _STD_END  , _STD  等 ;

1. // NAMESPACE
2. #define _STD_BEGIN namespace std {
3. #define _STD_END }
4. #define _STD ::std::

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4、iostream 使用时一般导入 std 定名空间


在 C++ 代码中 , 经常见到 下面两行代码 在一起使用 ,
使用 C++ 的 iostream 标准流时 , 必要使用 #include "iostream" 代码先导入该标准库 ;
由于 iostream 头文件中没有定义 全局定名空间 , 如果要使用 cin 大概 cout , 必须加上 std:: 前缀 , 如 : std::cin 和 std::cout ;

1. // 包含 C++ 头文件
2. #include "iostream"
4. // 使用 std 标准命名空间
5. //                该命名空间中 , 定义了很多标准定义
6. using namespace std;

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