C++名稱空間在多檔案程式設計中的具體用法

《C++名稱空間》一節講到，C++ 引入名稱空間是為了避免合作開發專案時產生命名衝突，例如：

#include <iostream>
namespace Li {  //小李的變數定義
    class Student {
    public:
        void display(){
            std::cout << "Li::display" << std::endl;
        }
    };
}
namespace Han {  //小韓的變數定義
    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;
}

程式執行結果為：

Li::display
Han::display

如上所示，小李與小韓各自定義了以自己姓氏為名的名稱空間，此時再將他們各自定義的 Student 類放在一起編譯就不會有任何問題。

那麼當進行多檔案程式設計時，名稱空間又該如何使用呢？一個專案的多個檔案中可以使用同一個名稱空間嗎？接下來就對這些疑問做一一解答。

《C++多檔案程式設計是什麼》一節講到，當進行多檔案程式設計時，通常是將宣告部分（例如變數、函數和類等）劃分到 .h 檔案中，將實現部分劃分到 .cpp 檔案中。在此基礎上，如果要給變數、函數或者類指定名稱空間，則該命令空間應至少包含它們的宣告部分。所以當進行多檔案程式設計時，名稱空間常位於 .h 標頭檔案中。

舉個例子，如下是對之前程式做的合理劃分：

//student_li.h
#ifndef _STUDENT_LI_H
#define _STUDENT_LI_H
namespace Li {  //小李的變數定義
    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 {  //小韓的變數定義
    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;
}

專案執行結果為：

Li::display
han::display

注意，當類的宣告位於指定的名稱空間中時，如果要在類的外部實現其成員方法，需同時註明所在名稱空間名和類名（例如本專案中的 Li::Student::display() ）。

上面的程式範例中，不同的標頭檔案中使用的是不同的名稱空間，除此之外，不同標頭檔案中也可以使用名稱相同的名稱空間，但前提是位於該名稱空間中的成員必須保證互不相同。

舉個例子：

//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; 因為 demo1.h 中已經宣告有同名的變數，取消註釋會造成重定義錯誤
}
#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;
}

專案執行結果為：

demo1::display
demo2::display
20

注意，本例中 display() 函數的實現也位於 .h 檔案中，僅僅是為了演示方便，讀者可自行將該函數的宣告和定義進行合理劃分。

可以看到，demo1.h 和 demo2.h 檔案中都定義有 demo 名稱空間，當這 2 個標頭檔案被引入到 main.cpp 檔案中時，意味著 demo 空間中同時包含 display()、display(int n) 以及 num 這 3 個成員。也就是說，分散在不同檔案中的同名名稱空間會合併為一個。

再次強調，雖然同一專案的不同檔案中可以定義相同的名稱空間，但必須保證空間中的成員互不相同，否則編譯器會報“重定義”錯誤。注意，這裡的 display() 和 display(int n) 並不會造成重定義，它們互為過載函數。