c++头文件和命名空间

在 C++ 中，头文件和命名空间是两个重要的概念，它们分别用于代码组织和作用域管理。

一、头文件（Header Files）

1. 作用

• 声明接口：存放函数、类、变量的声明（而非定义）。
• 代码复用：通过 #include 将头文件内容插入到当前文件中，避免重复编写相同代码。
• 分离编译：将声明和实现分离（.h 放声明，.cpp 放实现）。

2. 基本语法

// myheader.h
#ifndef MYHEADER_H // 头文件保护（防止重复包含）
#define MYHEADER_H

// 函数声明
void myFunction();

// 类声明
class MyClass {
public:
    void method();
};

#endif // MYHEADER_H

3. 使用头文件

在 .cpp 文件中包含头文件：

#include "myheader.h"  // 自定义头文件用双引号
#include <iostream>    // 标准库头文件用尖括号

二、命名空间（Namespaces）

1. 作用

• 避免命名冲突：将代码逻辑分组，防止不同库的同名符号冲突。
• 模块化代码：通过命名空间组织代码，提高可读性。

2. 基本语法

// 定义命名空间
namespace MyNamespace {
    void myFunction() { /* ... */ }
    class MyClass { /* ... */ };
}

// 使用命名空间中的内容
MyNamespace::myFunction();  // 显式限定

3. using 指令

• 全部引入：using namespace MyNamespace;（慎用，可能导致污染）
• 部分引入：using MyNamespace::myFunction;（更安全）

三、头文件与命名空间的结合

1. 在头文件中使用命名空间

• 推荐做法：将声明放在命名空间内。

// myheader.h
namespace MyNamespace {
    void myFunction();  // 声明
    class MyClass { /* ... */ };
}

2. 在源文件中实现

// mycode.cpp
#include "myheader.h"

// 实现时指定命名空间
void MyNamespace::myFunction() { 
    // 具体实现
}

四、注意事项

1. 头文件保护：必须使用 #ifndef 或 #pragma once 避免重复包含。
2. 避免在头文件中使用 using：
   • 错误做法：在头文件中写 using namespace std;，这会污染全局作用域。
   • 正确做法：在 .cpp 文件中局部使用 using，或在头文件中显式限定（如 std::string）。
3. 命名空间嵌套：支持多层命名空间（如 namespace A { namespace B { ... } } 或 C++17 的 namespace A::B）。

五、示例代码

头文件 math_utils.h

#ifndef MATH_UTILS_H
#define MATH_UTILS_H

namespace Math {
    int add(int a, int b);
    double square(double x);
}

#endif

源文件 math_utils.cpp

#include "math_utils.h"

namespace Math {
    int add(int a, int b) { return a + b; }
    double square(double x) { return x * x; }
}

主程序 main.cpp

#include <iostream>
#include "math_utils.h"

int main() {
    std::cout << Math::add(3, 4) << std::endl;  // 输出 7
    std::cout << Math::square(5.0) << std::endl; // 输出 25
    return 0;
}

通过合理使用头文件和命名空间，可以大幅提升代码的可维护性和可读性。