C++ 匿名namespace的作用以及它与static的区别

分手后的思念是犯贱 2022-04-10 10:42 412阅读 0赞

匿名namespace的作用以及它与static的区别  
  
一。匿名namespace的作用  
在C语言中，如果我们在多个tu（translation unit）中使用了同一个名字做  
为函数名或者全局变量名，则在链接阶段就会发生重定义错误，为了解决这个  
问题，我们可以在定义这些标识符（identifier）的时候加上static关键字修  
饰以限制它只在一个tu范围内可见。  
C++继承了C语言中static关键字的这个用途，我们依旧可以使用static来避免  
多个tu中使用同一个标识符带来的重定义问题。此外C++还提供了另一种特有  
的方式，那就是匿名namespace：一个没有指定名字的namespace被称为一个匿  
名namespace；在一个tu中可以出现多个匿名namespace，并且相同层次的匿名  
namespace实际上被合成为同一个；出现在不同tu的匿名namespace中的相同标  
识符相互独立不会发生冲突，因此我们可以把那些只希望在同一个tu范围可见  
的全局标识符放入一个匿名namespace中，效果与前面加static相同。  
  
二。匿名namespace与static的区别  
一个全局标识符被static修饰后它的linkage变为internal linkage，这就是  
为什么不同tu中的相同标识符不会发生冲突的原因。  
而匿名namespace却并不会改变在它内部定义的标识符的linkage，它用来避免  
名字冲突所采用的手段同C++用来实现重载的手段一摸一样，就是使用名字改  
编（name mangling）：根据C++标准7.3.1.1，每个tu中的匿名namespace实际  
上会拥有一个独一无二的名字，因此在不同tu的匿名namespace中相同的标识  
符实际上属于不同的namespace，自然在名字改编后就不会发生冲突了：  
\[quote  
7.3.1.1 Unnamed namespaces \[namespace.unnamed\]  
An unnamed-namespace-definition behaves as if it were replaced by  
namespace unique \{ /\* empty body \*/ \}  
using namespace unique;  
namespace unique \{ namespace-body \}  
where all occurrences of unique in a translation unit are replaced  
by the same identifier and this identifier differs from all other  
identifiers in the entire program.  
end quote\]  
为什么匿名namespace不采取跟static一样的做法呢，搞个新花样岂不是增加  
了编译器开发的负担？这其实是因为另一个C++的特性牵制了匿名namespace的  
实现，那就是模板非类型参数（template non-type arguments）：  
\[quote  
14.3.2 Template non-type arguments \[temp.arg.nontype\]  
A template-argument for a non-type, non-template template-parameter  
shall be one of:  
— an integral constant-expression of integral or enumeration type; or  
— the name of a non-type template-parameter; or  
— the address of an object or function with external linkage, including  
 function templates and function template-ids but excluding non-static  
class members, expressed as & id-expression where the & is optional  
if the name refers to a function or array, or if the corresponding  
 template-parameter is a reference; or  
— a pointer to member expressed as described in 5.3.1 .  
end quote\]  
正是被红字标出的external linkage这一需求限制了匿名namespace的实现！  
试想一下，假如我们有一个全局对象或者函数只希望它在一个tu中有效，又  
希望能够用它的地址来实例化一个模板，怎么办？只在一个tu中有效，可以  
选择internal linkage，但是要用它的地址做为模板参数，又要求它必须要  
是external linkage！！  
很显然，匿名namespace不改变其内部标识符的linkage这一性质解决了这一  
难题，我们可以把这个全局对象或者函数放心的扔在一个匿名namespace中，  
然后用它的地址来实例化一个模板，绝对不会发生重定义错误:)  
  
现在大部分C++书籍都认为匿名namespace和static是相同的，而正如这里所阐  
述的，它们之间差异是明显的：static修饰的标识符由于internal linkage的  
限制，是不能用来实例化模板的！  
  
  
最后给出一个例子证实匿名namespace确实不改变linkage，呵呵  
代码中验证了external linkage/internal linkage/no linkage三种情况  
\---------------------------------------------------------  
template <char \*p>  
struct foo  
\{  
void bar();  
\};  
  
static char a ='a';  
  
namespace  
\{  
char b = 'b';  
static char c = 'c';  
  
template <class T> struct xxx \{\};  
  
void foobar()  
\{  
struct no\_linkage \{\};  
xxx<no\_linkage>(); // 如果编译错误，说明no\_linkage的linkage没有变化  
\}  
\}  
  
int main()  
\{  
foo<&a>().bar(); // 由于a的linkage是internal，因此应该编译错误  
foo<&b>().bar(); // 如果编译正确，说明b的linkage是external  
foo<&c>().bar(); // 如果编译错误，说明c的linkage是internal  
  
foobar();  
  
return 0;  
\}  
\---------------------------------------------------------  
Comeau C/C++ 4.3.3 (Aug 6 2003 15:13:37) for ONLINE\_EVALUATION\_BETA1  
Copyright 1988-2003 Comeau Computing. All rights reserved.  
MODE:strict errors C++  
  
"ComeauTest.c", line 19: error: a template argument may not reference a  
local type  
xxx<no\_linkage>();  
^  
^  
  
"ComeauTest.c", line 25: error: a template argument may not reference a  
non-external entity  
Hint: [http://www.comeaucomputing.com/techtalk/templates/\#stringliteral][http_www.comeaucomputing.com_techtalk_templates_stringliteral]  
foo<&a>().bar();  
^  
  
"ComeauTest.c", line 27: error: a template argument may not reference a  
non-external entity  
Hint: [http://www.comeaucomputing.com/techtalk/templates/\#stringliteral][http_www.comeaucomputing.com_techtalk_templates_stringliteral]  
foo<&c>().bar();  
^  
  
3 errors detected in the compilation of "ComeauTest.c".

[http_www.comeaucomputing.com_techtalk_templates_stringliteral]: http://www.comeaucomputing.com/techtalk/templates/#stringliteral