【C++入门系列2】从C到C++：C++命名空间和头文件详解

在C++类和对象到底是什么意思？中，我们对类和结构体struct有了初步的认识，C语言中的 struct 只能包含变量，而 C++ 中的 class 除了可以包含变量，还可以包含函数。通过类名就可以创建对象，这个过程叫做类的实例化，因此也称对象是类的一个实例。在有些资料中也将类的成员属性称为属性，将类的成员函数称为方法。
今天我们就来学习C++的命名空间、头文件以及std命名空间。

---

C++命名空间（名字空间）

一个大型项目由很多程序员共同开发，不可避免会有变量名或者函数名的冲突。为了解决合作开发时的命名冲突问题，C++引入了命名空间（名字空间）的概念。

命名空间定义语法格式：

namespace name{
     
// 变量， 函数， 类

name是命名空间的名字，里面可以包含变量，函数，typedef，#define 等，最后由 { } 包围在一起。
请看下面一个例子，小李和小韩分别定义了一个以自己姓氏为名的命名空间，那么他们同名的变量放在一起编译就不会发生错误。

namespace Li{
       //小李的变量定义
    FILE fp = NULL;
}
namespace Han{
       //小韩的变量定义
    FILE fp = NULL
}

命名空间的使用

• 在使用变量和函数的时候要指明他们所在的命名空间，在C++中，使用域解析操作符::，来指明要使用的命名空间。

Li::fp = fopen("one.txt", "r");  //使用小李定义的变量 fp
Han::fp = fopen("two.txt", "rb+");  //使用小韩定义的变量 fp

• 除了直接使用域解析操作符，还可以采用using关键字声明

using Li::fp;
fp = fopen("one.txt", "r");  //使用小李定义的变量 fp
Han :: fp = fopen("two.txt", "rb+");  //使用小韩定义的变量 fp

在代码的开头用using声明了 Li::fp，它的意思是，using 声明以后的程序中如果出现了未指明命名空间的 fp，就使用 Li::fp；但是若要使用小韩定义的 fp，仍然需要 Han::fp。

• using 声明不仅可以针对命名空间中的一个变量，也可以用于声明整个命名空间。

using namespace Li;
fp = fopen("one.txt", "r");  //使用小李定义的变量 fp
Han::fp = fopen("two.txt", "rb+");  //使用小韩定义的变量 fp

在 using 声明后，如果有未具体指定命名空间的变量产生了命名冲突，那么默认采用命名空间 Li 中的变量。

using namespace std; 道理一样，他指明了命名空间std，后续如果有未指定命名空间的符号，那么默认使用 std，代码中的 string、cin、cout 都位于命名空间 std。

如果希望在所有函数中都使用命名空间 std，可以将它声明在全局范围中。将 std 直接声明在所有函数外部，这样虽然使用方便，但在中大型项目开发中是不被推荐的，这样做增加了命名冲突的风险，所以推荐在函数内部声明std。

一个命名空间完整示例代码

#include 
//将类定义在命名空间中
namespace Diy{
     
    class Student{
     
    public:
        char *name;
        int age;
        float score;
  
    public:
        void say(){
     
            printf("%s的年龄是 %d，成绩是 %f\n", name, age, score);
        }
    };
}
int main(){
     
    Diy::Student stu1;
    stu1.name = "小明";
    stu1.age = 15;
    stu1.score = 92.5f;
    stu1.say();
    return 0;
}

C++ 头文件

C++ 是在C语言的基础上开发的，早期的 C++ 还不完善，不支持命名空间，没有自己的编译器，而是将 C++ 代码翻译成C代码，再通过C编译器完成编译。这个时候的 C++ 仍然在使用C语言的库，stdio.h、stdlib.h、string.h 等头文件依然有效；此外 C++ 也开发了一些新的库，增加了自己的头文件，例如：

• iostream.h：用于控制台输入输出头文件。
• fstream.h：用于文件操作的头文件。

和C语言一样，C++ 头文件仍然以.h为后缀，它们所包含的类、函数、宏等都是全局范围的。

后来 C++ 引入了命名空间的概念，计划重新编写库，将类、函数、宏等都统一纳入一个命名空间，这个命名空间的名字就是std。std 是 standard 的缩写，意思是“标准命名空间”。

但是这时已经有很多用老式 C++ 开发的程序了，它们的代码中并没有使用命名空间，直接修改原来的库会带来一个很严重的后果：程序员会因为不愿花费大量时间修改老式代码而极力反抗，拒绝使用新标准的 C++ 代码。

C++ 开发人员想了一个好办法，保留原来的库和头文件，它们在 C++ 中可以继续使用，然后再把原来的库复制一份，在此基础上稍加修改，把类、函数、宏等纳入命名空间 std 下，就成了新版 C++ 标准库。这样共存在了两份功能相似的库，使用了老式 C++ 的程序可以继续使用原来的库，新开发的程序可以使用新版的 C++ 库。

为了避免头文件重名，新版 C++ 库也对头文件的命名做了调整，去掉了后缀.h，所以老式 C++ 的iostream.h变成了iostream，fstream.h变成了fstream。而对于原来C语言的头文件，也采用同样的方法，但在每个名字前还要添加一个c字母，所以C语言的stdio.h变成了cstdio，stdlib.h变成了cstdlib。

需要注意的是，旧的 C++ 头文件是官方所反对使用的，已明确提出不再支持，但旧的C头文件仍然可以使用，以保持对C的兼容性。

可以发现，对于不带.h的头文件，所有的符号都位于命名空间 std 中，使用时需要声明命名空间 std；对于带.h的头文件，没有使用任何命名空间，所有符号都位于全局作用域。

C++头文件现状总结

• 旧的 C++ 头文件，如 iostream.h、fstream.h 等将会继续被支持，尽管它们不在官方标准中。这些头文件的内容不在命名空间 std 中。

• 新的 C++ 头文件，如 iostream、fstream 等包含的基本功能和对应的旧版头文件相似，但头文件的内容在命名空间 std 中。

在标准化的过程中，库中有些部分的细节被修改了，所以旧的头文件和新的头文件不一定完全对应。

• 标准C头文件如 stdio.h、stdlib.h 等继续被支持。头文件的内容不在 std 中。

• 具有C库功能的新C++头文件具有如 cstdio、cstdlib 这样的名字。它们提供的内容和相应的旧的C头文件相同，只是内容在 std 中。

所以，C++标准规定，对于不带.h的头文件，所有的符号都位于命名空间 std 中，使用时需要声明命名空间 std；对于带.h的头文件，没有使用任何命名空间，所有符号都位于全局作用域。

---

本文关于C++命名空间和头文件就到这里了，下一篇会提及inline内联函数，new和delete，默认参数的知识点。鞠躬！

小结

• C++引入解决合作开发时的命名冲突问题，引入命名空间的概念，在使用变量、函数、类时要指明所在的命名空间（using声明和::域解析操作符，using 声明不仅可以针对命名空间中的一个变量，也可以用于声明整个命名空间。）。
• 对于不带.h的头文件，所有的符号都位于命名空间 std 中，使用时需要声明命名空间 std；对于带.h的头文件，没有使用任何命名空间，所有符号都位于全局作用域。这也是 C++ 标准所规定的。