18.2.2. Использование членов пространства имен

Обращение к члену пространства имен в формате имя_пространства_имен::имя_члена является чересчур громоздким, особенно когда имя пространства имен слишком длинное. К счастью, существуют способы, которые облегчают использование имен членов пространства имен. Один из этих способов, объявление using (см. раздел 3.1), уже использовался в программах, приведенных выше. Другие способы, псевдонимы пространств имен и директивы using будут описаны в этом разделе.

Псевдонимы пространства имен

Псевдоним пространства имен (namespace alias) применяется в качестве короткого синонима имени пространства имен. Например, длинное имя пространства имен может иметь следующий вид:

namespace cplusplus_primer { /* ... */ };

Ему может быть назначен более короткий синоним следующим образом:

namespace primer = cplusplus_primer;

Объявление псевдонима пространства имен начинается с ключевого слова namespace, за которым следует имя псевдонима пространства имен (короткое), сопровождаемое знаком =, первоначальное имя пространства имен и точка с запятой. Если имя первоначального пространства имен еще не было определено как пространство имен, произойдет ошибка.

Псевдоним пространства имен может быть также применен к вложенному пространству имен:

namespace Qlib = cplusplus_primer::QueryLib;

Qlib::Query q;

Объявления using (напоминание)

Имена, представленные в объявлении using, подчиняются обычным правилам области видимости. Имя видимо от точки объявления using и до конца области видимости, в которой оно объявлено. Сущности внутренней области видимости скрывают одноименные сущности внешней. Короткие имена могут использоваться только в той области видимости, в которой они объявлены, а также в областях видимости, вложенных в нее. По завершении области видимости следует использовать полные имена.

Объявление using может присутствовать в глобальной и локальной области видимости, а также в области видимости пространства имен или класса. Объявление using в области видимости класса ограничено именами, определенными в базовом классе определяемого класса (см. раздел 15.5).

Директива using

Подобно объявлению using, директива using (using directive) позволяет использовать не квалифицированную форму имен. Однако, в отличие от объявления using, здесь не сохраняется контроль над видимостью имен, поскольку все они видимы.

Директива using начинается с ключевого слова using, за которым следует ключевое слово namespace, сопровождаемое именем пространства имен. Если имя пространства не было определено ранее, произойдет ошибка. Директива using может присутствовать в глобальной, локальной области видимости или в пространстве имен. Она не может присутствовать в области видимости класса.

Директива using и область видимости

Область видимости имен, указанных директивой using, гораздо сложнее, чем в случае объявления using. Объявление using помещает имя непосредственно в ту же область видимости, в которой находится само объявление using. Объявление using подобно локальному псевдониму для члена пространства имен.

Директива using не объявляет локальные псевдонимы для имен членов пространства имен. Вместо этого она поднимает члены пространства имен в ближайшую область видимости, которая содержит и пространство имен, и саму директиву using.

Различие в области видимости между объявлением using и директивой using проистекает непосредственно из принципа действия этих средств. В случае объявления using само имя просто становится доступным в локальной области видимости. Директива using, напротив, делает доступным все содержимое пространства имен. Вообще, пространство имен способно включать определения, которые не могут присутствовать в локальной области видимости. Как следствие, директива using рассматривается как присутствующая в ближайшей области видимости окружающего пространства имен.

Рассмотрим самый простой случай. Предположим, что в глобальной области видимости определено пространство имен А и функция f(). Если функция f() имеет директиву using для пространства имен А, функция f() будет вести себя так, как будто имена пространства имен А присутствовали в глобальной области видимости до определения функции f().

// пространство имен А и функция f() определены в глобальной области

// видимости

namespace А {

 int i, j;

}

void f() {

 using namespace A; // переводит имена из области видимости А в

                    // глобальную область видимости

 cout << i * j << endl; // использует i и j из пространства имен A

 // ...

}

Пример директив using

Рассмотрим следующий пример:

namespace blip {

 int i = 16, j = 15, k = 23; // другие объявления

}

int j = 0; // ok: j в пространстве имен blip скрыта

void manip() {

 // директива using; имена пространства имен blip "добавляются" к

 // глобальной области видимости

 using namespace blip; // конфликт между ::j и blip::j

 // обнаруживается только при использовании j

 ++i;        // присваивает blip::i значение 17

 ++j;        // ошибка неоднозначности: global j или blip::j?

 ++::j;      // ok: присваивает глобальной j значение 1

 ++blip::j;  // ok: присваивает blip::j значение 16

 int k = 97; // локальная k скрывает blip::k

 ++k;        // присваивает локальной k значение 98

}

Директива using в функции manip() делает все имена пространства имен blip доступными непосредственно. То есть функция manip() может обращаться к этим членам, используя краткую форму имен.

Члены пространства имен blip выглядят так, как будто они были определены в одной области видимости. Если пространство имен blip определено в глобальной области видимости, его члены будут выглядеть так, как будто они объявлены в глобальной области видимости.

Когда пространство имен вводится в окружающую область видимости, имена в пространстве имен вполне могут вступить в конфликт с другими именами, определенными (включенными) в той же области видимости. Например, в функции manip() член j пространства имен blip вступает в конфликт с глобальным объектом j. Такие конфликты разрешимы, но для использования имени следует явно указать, какая версия имеется в виду. Любое использование имени j в пределах функции manip() ведет к неоднозначности.

Чтобы использовать такое имя, как j, следует применить оператор области видимости, позволяющий указать требуемое имя. Для указания переменной j, определенной в глобальной области видимости, нужно написать ::j, а для определенной в пространстве имен blip — blip::j.

Поскольку имена находятся в разных областях видимости, локальные объявления в пределах функции manip() могут скрыть некоторые из имен пространства имен. Локальная переменная k скрывает член пространства имен blip::k. Обращение к переменной k в пределах функции manip() вполне однозначно, это обращение к локальной переменной k.

Заголовки и объявления using или директивы

Заголовок, содержащий директиву или объявление using в своей области видимости верхнего уровня, вводит свои имена в каждый файл, который подключает заголовок. Обычно заголовки должны определять только те имена, которые являются частью его интерфейса, но не имена, используемые в его реализации. В результате файлы заголовка не должны содержать директив или объявлений using, кроме как в функциях или пространствах имен (см. раздел 3.1).

Внимание! Избегайте директив using

Директивы using, вводящие в область видимости все имена из пространства имен, обманчиво просты в использовании. Единственный оператор делает видимыми имена всех членов пространства имен. Хоть этот подход может показаться простым, он создает немало проблем. Если в приложении использовано много библиотек и директива using сделает видимыми имена, определенные в них, то вновь возникнет проблема загромождения глобального пространства имен.

Кроме того, не исключено, что при выходе новой версии библиотеки вполне работоспособная в прошлом программа перестанет компилироваться. Причиной этой проблемы может быть конфликт имен новой версии с именами, которые использовались прежде.

Еще одна вызванная директивой using проблема неоднозначности обнаруживается только в момент применения. Столь позднее обнаружение означает, что конфликты могут возникать значительно позже применения определенной библиотеки. То есть при использовании в программе новой библиотеки могут возникнуть не обнаруженные ранее конфликты.

Поэтому лучше не полагаться на директиву using и использовать объявление using для каждого конкретного имени пространства имен, используемого в программе. Это уменьшит количество имен, вводимых в пространство имен. Кроме того, ошибки неоднозначности, причиной которых является объявление using, обнаруживаются в точке объявления, а это существенно упрощает их поиск.

Упражнения раздела 18.2.2

Упражнение 18.15. Объясните различия между объявлением и директивой using.

Упражнение 18.16. Объясните следующий код с учетом того, что объявления using для всех членов пространства имен Exercise находятся в области, помеченной как позиция 1. Что, если вместо этого они располагаются в позиции 2? Теперь ответьте на тот же вопрос, но замените объявления using директивой using для пространства имен Exercise.

namespace Exercise {

 int ivar = 0;

 double dvar = 0;

 const int limit = 1000;

}

int ivar = 0;

// позиция 1

void manip() {

 // позиция 2

 double dvar = 3.1416;

 int iobj = limit + 1;

 ++ivar;

 ++::ivar;

}

Упражнение 18.17. Напишите код для проверки ответов на предыдущий вопрос.