命名空间中 using 声明的范围

Question

在 C++ 头文件中在命名空间中使用 using 声明是否安全（且正确），如下所示：

#include <boost/numeric/ublas/vector.hpp>
namespace MyNamespace {
    using boost::numeric::ublas::vector;
    vector MyFunc(vector in);
}

即“使用 boost::numeric::ublas::vector”是否正确包含在 MyNamespace 块中，或者这会污染包含此标头的任何文件的名称空间？

Answer 1

不，它不安全 - 它不会污染另一个命名空间，但由于其他原因很危险：

using 指令会将您指定的名称当前可见的任何内容导入到您使用它的命名空间中。虽然您的 using 仅对 MyNamespace 的用户可见，但来自“外部”的其他内容将对您的 using 声明可见。

那么在标题中使用时这有多危险？因为它将导入在声明时可见的内容，所以确切的行为将取决于您在声明之前包含的标头的顺序（boost::numeric::ublas::vector 中可能有不同的可见内容）。由于您无法真正控制在您的标头之前包含哪些标头（您也不应该这样做！标头应该是自给自足的！），这可能会导致非常奇怪的问题，您的函数会在一个编译单元中找到一个东西，而另一个在下一个。

根据经验，using 声明只能在所有包含在 .cpp 文件中之后使用。在 Sutter 和 Alexandrescu 所著的“C++ 编码标准”一书中（第 59 项）中也有一个关于这个确切问题的项目。这是一个报价：

但这是一个常见的陷阱：许多人认为 using 在命名空间级别 (...) 发布的声明是安全的。他们不是。它们至少同样危险，而且以一种更微妙、更阴险的方式。

即使你的名字 using 不太可能不存在于其他任何地方（可能就是这里的情况），事情可能会变得丑陋：在标题中，所有声明都应该完全 合格。这很痛苦，但否则，可能会发生奇怪的事情。

另请参阅Migrating to Namespaces、Using-declarations and namespace aliases 和Namespace Naming，了解示例和深入描述的问题。

Answer 2

顾名思义，使用声明就是一个声明。所有声明的范围都是封闭块（7.2），在本例中为命名空间MyNamespace。它将在该命名空间之外不可见。

Answer 3

它是安全的，但它会污染 MyNamespace 命名空间。因此，包含该标头的任何文件都将在 MyNamespace 中具有函数/类。

Answer 4

总而言之，否，标头中的 using-declarations not ok，即使在命名空间中也是如此，原因有两个。此外，非标头中命名空间内的 using 声明容易出错或毫无意义（见结尾）。在标头中使用声明是不行的，因为：

1. 他们在命名空间中引入了一个名称，这会影响包含标题的所有文件。
2. 他们只引入已经看到的名称的声明，这意味着行为取决于包含的顺序！

在您的示例中，这意味着：

1. 在MyNamespace 内，vector 现在可以解析为boost::numeric::ublas::vector，对于包含此标头的任何文件：它“污染”了MyNamespace 命名空间。
2. 导入哪些boost::numeric::ublas::vector 声明取决于出现在此 using 声明之前的声明，这取决于包含此标头的文件中包含的顺序，以及所有它的包括（正确地，在预处理之后，翻译单元中的声明顺序）。

根据your comment of May 30 '11 at 11:51，您实际上想要行为 1，但由于问题 2，这不起作用。您可以通过在所有其他标题之后包含一个单独的标题来获得所需的行为（并在其他标题中完全限定名称标题）。然而，这是脆弱的，因此不鼓励，最好只在转换到命名空间时保留：

//--- file myheader.hpp ---
#include <boost/numeric/ublas/vector.hpp>
namespace MyNamespace {
    ::boost::numeric::ublas::vector MyFunc(::boost::numeric::ublas::vector in);
}

//--- file myproject_last.hpp ---
namespace MyNamespace {
    using ::boost::numeric::ublas::vector;
}

//--- file myproject.cpp ---
#include "myheader.hpp"
// ...other includes
#include "myproject_last.hpp"

有关详细信息、此解决方法和建议，请参阅 GotW #53: Migrating to Namespaces：“使用声明的命名空间不应出现在头文件中。”

可以通过在 using-declaration 周围添加一个未命名的命名空间（以防止这些名称可见）然后在未命名的命名空间之外添加另一个命名空间（以使所需的名称​​本身）来避免问题 1 > 可见），但这仍然存在问题 2 并且使标题变得丑陋：

//--- file myheader.hpp ---
#include <boost/numeric/ublas/vector.hpp>
namespace MyNamespace {
    namespace {
        using ::boost::numeric::ublas::vector;
        vector MyFunc(vector in);
    }
    using MyFunc; // MyNamespace::(unique)::MyFunc > MyNamespace::MyFunc
}

由于这些问题，您应该只在非头文件（.cc/.cpp）中使用 using-declarations：这不会影响其他文件，因此可以避免问题 1；并且所有标题都已包含在内，因此避免了问题 2。在这种情况下，是否将它们放在名称空间中是个人喜好问题，因为它们不会影响其他文件；在 using 声明本身中始终使用完全限定名称是最安全的（绝对，以 :: 开头）。

最简单的方法是将所有 using 声明放在文件顶部，在包含之后，但在任何命名空间之外：这是安全的、明确的、易于阅读的，并且允许在整个文件中使用名称。一些常见的偏差：

1. 在函数（或结构或类或嵌套块）中使用声明：很好。这将范围最小化并且只是一个口味问题：using-declaration 接近使用（易读性获胜），但它们现在分散在整个文件中（易读性损失）。

2. 在（命名的）命名空间中使用相对名称使用声明：容易出错。这更简洁并增加了一些清晰度（相关名称在与其相关的命名空间中使用），但可能会模棱两可（就像包含相对路径一样），并且避免使用更安全：

   using ::foo::bar;
   namespace foo { ... }
   
   namespace foo {
       // Implicitly ::foo:bar, could be ::bar, or ::other::foo::bar.
       using bar;
   }
   

3. 在命名空间中使用绝对名称使用声明：无意义。这仅将名称引入命名空间，但您不应该关心，因为您不应该包含 .cc/.cpp 文件：

   namespace foo {
       using ::bar;
   }
   

4. 在未命名的命名空间中使用声明：没有意义，有点危险。例如，如果您在未命名的命名空间中有一个函数，比如一个实现细节，那么您可以为其返回类型或参数类型使用 using 声明。这会将名称引入该名称空间（因此不能从其他文件中引用），但同样，您不应该关心，因为您不应该包含 .cc/.cpp 文件（未命名的名称空间特别是为了避免链接时名称冲突，这在此处不适用：它只是一个编译时别名）。更糟糕的是，如果该名称已经存在，它会引入歧义！

Answer 5

它不会污染任何其他命名空间，但肯定会污染 MyNamespace 命名空间。