C++ 内联和嵌套命名空间

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命名空间的作用

开发大型软件通常需要许多开发人员并使用很多第三方库,为了防止函数和类型命名冲突,因此引入命名空间。

在使用函数和类型时,可以指定它们的命名空间,这样就不会产生冲突。

来看一个例子:

#include <iostream>
​
namespace S1 {
    void foo() {
        std::cout << "S1 foo() called!" << std::endl;
    }
}
​
namespace S2 {
    void foo() {
        std::cout << "S2 foo() called!" << std::endl;
    }
}
​
using namespace S1;
​
int main() {
    foo();
    S2::foo();
    return 0;
}

运行结果:

linrongjian@hhb-ssd:/data/modern_cpp$ g++ -std=c++11 namespace_example.cpp -o namespace_example
linrongjian@hhb-ssd:/data/modern_cpp$ ./namespace_example
S1 foo() called!
S2 foo() called!

这里使用 using 关键字打开了 S1 命名空间,所以 S1foo 函数可以直接使用(而不用在前面加上 S1::),而调用 S2 的函数需要用这种方式:S2::foo()

当然这里也可以不打开命名空间,这样使用任何函数都需要在前面加上命名空间和作用域运算符 ::

内联命名空间 inline namespace(C++11)

C++11 引入了内联命名空间,可以把一个子命名空间内的函数和类型导出到父命名空间中。

这样,如果不指定子命名空间,则默认使用该内联命名空间内的函数和类型。

因此,为了防止二义性,在一个父命名空间内只能有一个子命名空间作为内联命名空间。

来看一个例子:

#include <iostream>
​
namespace Parent {
    namespace Child1 {
        void foo() {
            std::cout << "Child1::foo()" << std::endl;
        }
    }
​
    inline namespace Child2 {
        void foo() {
            std::cout << "Child2::foo()" << std::endl;
        }
    }
}
​
int main() {
    Parent::Child1::foo();
    Parent::foo();
}

这里子命名空间 Child2 作为父命名空间 Parent 的内联命名空间,如果不指定子命名空间,调用函数时会默认调用 Child2 内的函数实现:

linrongjian@hhb-ssd:/data/modern_cpp$ g++ -std=c++11 inline_namespace.cpp -o inline_namespace
linrongjian@hhb-ssd:/data/modern_cpp$ ./inline_namespace
Child1::foo()
Child2::foo()

内联命名空间有什么用?

内联命名空间可以用来升级库代码,可以使用命名空间来管理不同版本的库代码,然后将最新版本的接口以内联的方式导出到父命名空间中。

例子:

#include <iostream>
​
namespace Parent {
    namespace V1 {
        void foo() {
            std::cout << "foo() v1.0" << std::endl;
        }
    }
​
    // use v2 as newest version
    inline namespace V2 {
        void foo() {
            std::cout << "foo() v2.0" << std::endl;
        }
    }
}
​
int main() {
    Parent::foo();
}

运行结果:

linrongjian@hhb-ssd:/data/modern_cpp$ g++ -std=c++11 inline_namespace_example.cpp -o inline_namespace_example
linrongjian@hhb-ssd:/data/modern_cpp$ ./inline_namespace_example
foo() v2.0

嵌套命名空间的简洁用法(C++17)

C++17 引入了一种简洁的形式表示嵌套命名空间。

例如:

namespace A {
    namespace B {
        namespace C {
            void foo();
        }
    }
}

等价于:

namespace A::B::C {
    void foo();
}

嵌套定义内联命名空间(C++20)

类似于 C++17 的定义嵌套命名空间的简洁用法,C++20 可以这样在嵌套命名空间中定义内联命名空间:

namespace A::B::inline C {
    void foo();
}

与之等价的写法是:

namespace A::B {
    inline namespace C {
        void foo();
    }
}

也可以不指定最下层的命名空间为内联命名空间:

namespace A::inline B::C {
    void foo();
}

与之等价的写法是:

namespace A {
    inline namespace B {
        namespace C {
            void foo();
        }
    }
}

总结:inline 可以出现在除第一个 namespace(也就是最外层的 namespace)之外的任意 namespace 之前。

参考资料

  1. 现代C++语言核心特性解析