C++ 中的头文件和命名空间

Posted 2023-02-22

【中文标题】C++ 中的头文件和命名空间

【英文标题】：Header files and namespaces in C++

【发布时间】：2019-04-30 21:32:29

【问题描述】：

我在处理头文件和命名空间时遇到了问题。如果我们在命名空间中定义函数，那么我们可以使用该命名空间的名称作为标识符。

这没问题，但真正令人困惑的是 C++ 中的大多数函数（在 不同 头文件中声明）都在 std 命名空间中。

现在是头文件里面的名字空间还是名字空间里面的头文件？

如果命名空间在每个头文件中，那么如何使函数（在头文件中声明并完全实现）成为该预定义命名空间的成员？

一个具体的例子：

当我尝试在 C++ 中使用 string 时，我使用 #include <string> 但随后我必须使用标识符来调用函数（如 std ::stoi）。

现在，当我打开头文件string 时，我看到stoi 在头文件string 中完全实现。那么这个函数如何成为std 命名空间的成员，因为在string 头文件中我没有在任何地方看到std，也没有明确地将它设为std 命名空间的成员。

我的问题可能非常基本，但我在任何地方都找不到答案。简单地在命名空间中声明一个函数然后使用它很简单，但是一个在头文件中声明和实现的函数，该函数如何成为任何命名空间的成员，一个命名空间如何具有来自不同头文件的函数？

如果有人告诉我stoi 是如何成为std 的成员的就足够了。剩下的我自己做。

【问题讨论】：

每个头文件声明相同的命名空间，例如namespace std。内容合并在一起。它纯粹是一种减少混乱的机制（限定名称查找）。

中必须有 std:: 但这些文件是实现定义的。头文件和命名空间是不相关的。包括只是粘贴代码。

我希望有人告诉我stoi 是如何成为std 的成员的。我可以理解宏，如果我打开那个文件（字符串），我看不到它发生在哪里。

命名空间可以跨越多个文件。很可能您找不到namespace std，因为它位于<string> 包含的文件中。例如，在 g++ 的库实现中，<string> 包括 <bits/basic_string.h>，它在 std 命名空间内声明了 namespace std 和 stoi。

如果有帮助，请记住，当您#include 一个文件时，结果是该文件被字面意思复制并粘贴到源代码中。因此，当您多次出现相同的命名空间时，使用多个文件与单个文件并没有真正的区别。

【参考方案1】：

可以添加命名空间。例如，在一个文件中，您可能有：

  namespace myspace 
      int f();
  

在另一个方面：

  namespace myspace 
      void g();
  

现在f 和g 都是命名空间myspace 中的函数。如果您愿意，您还可以在上述代码中提供函数的定义。或者在一个实现文件中你可以这样做：

  namespace myspace 
      int f() 
           return 42;
      
  

【参考方案2】：

在 Visual Studio 中，<string> 标头有这一行：

_STD_BEGIN

它是一个宏定义为：

#define _STD_BEGIN  namespace std 

所以命名空间是在头文件中指定的。然后在第 179 行左右找到stoi：

inline int stoi(const string& _Str, size_t *_Idx = nullptr,

还有更远的地方：

_STD_END

扩展为：

在std 命名空间的末尾。

【讨论】：

注意：以下划线开头后跟大写字母的标识符（如_STD_BEGIN 和_STD_END）是保留的。不要在自己的代码中使用它们，除非您正在编写编译器或标准库实现并且您知道自己在做什么。