Почему с using namespace std; может быть очень плохо
То, что написано ниже, для многих квалифицированных C++ разработчиков будет прекрасно известным и очевидным, но тем не менее, я периодически встречаю using namespace std; в коде различных проектов, а недавно в нашумевшей статье про впечатления от высшего образования было упомянуто, что студентов так учат писать код в вузах, что и сподвигло меня написать эту заметку.
Для чего вообще придумали пространства имен в C++? Когда какие-то две сущности (типы, функции, и т.д.) имеют идентификаторы, которые могут конфликтовать друг с другом при совместном использовании, C++ позволяет объявлять пространства с помощью ключевого слова namespace. Всё, что объявлено внутри пространства имен, принадлежит только этому пространству имен (а не глобальному). Используя using мы вытаскиваем сущности какого-либо пространства имен в глобальный контекст.
А теперь посмотрим, к чему это может привести.
Допустим, вы используете две библиотеки под названием Foo и Bar и написали в начале файла что-то типа
. таким образом вытащив всё, что есть в foo:: и в bar:: в глобальное пространство имен.
Все работает нормально, и вы можете без проблем вызвать Blah() из Foo и Quux() из Bar. Но однажды вы обновляете библиотеку Foo до новой версии Foo 2.0, которая теперь еще имеет в себе функцию Quux().
Теперь у вас конфликт: и Foo 2.0, и Bar импортируют Quux() в ваше глобальное пространство имен. В лучшем случае это вызовет ошибку на этапе компиляции, и исправление этого потребует усилий и времени.
А вот если бы вы явно указывали в коде метод с его пространством имен, а именно, foo::Blah() и bar::Quux(), то добавление foo::Quux() не было бы проблемой.
Но всё может быть даже хуже!
В библиотеку Foo 2.0 могла быть добавлена функция foo::Quux(), про которую компилятор по ряду причин посчитает, что она однозначно лучше подходит для некоторых ваших вызовов Quux(), чем bar::Quux(), вызывавшаяся в вашем коде на протяжении многих лет. Тогда ваш код все равно скомпилируется, но будет молча вызывать неправильную функцию и делать бог весть что. И это может привести к куче неожиданных и сложноотлаживающихся ошибок.
Имейте в виду, что пространство имен std:: имеет множество идентификаторов, многие из которых являются очень распространенными (list, sort, string, iterator, swap), которые, скорее всего, могут появиться и в другом коде, либо наоборот, в следущей версии стандарта C++ в std добавят что-то, что совпадет с каким-то из идентификаторов в вашем существующем коде.
Если вы считаете это маловероятным, то посмотрим на реальные примеры со stackoverflow:
Вот тут был задан вопрос о том, почему код возвращает совершенно не те результаты, что от него ожидает разработчик. По факту там происходит именно описанное выше: разработчик передает в функцию аргументы неправильного типа, но это не вызывает ошибку компиляции, а компилятор просто молча использует вместо объявленной выше функции distance() библиотечную функцию std::distance() из std:: ставшего глобальным неймспейсом.
Второй пример на ту же тему: вместо функции swap() используется std::swap(). Опять же, никакой ошибки компиляции, а просто неправильный результат работы.
Так что подобное происходит гораздо чаще, чем кажется.
Пространство имен (using namespace std;)
5 ответов 5
Зависит от традиций. Среди плюсовиков традиция «лучше перестраховаться, чем получить внезапные трудно отлаживаемые проблемы неизвестно где».
Явное указание пространства имён — это избавление от потенциальных проблем в будущем. Положим, вы подключили через using namespace два пространства имён. Всё замечательно, кратко, красиво.
А потом вышла новая версия одной из библиотек, и какие-то идентификаторы стали резолвиться по-другому, например, во второй библиотеке добавили функцию, которая к вашим аргументам подходит лучше, чем используемая вами ранее функция из первой библиотеки.
В лучшем случае ваш код не соберётся. Может упасть. А может так получиться, что ваш код перестанет работать у клиента в 1% случаев. Всё может быть.
Отлавливать и исправлять подобные проблемы мучительно больно.
Насколько это важно конкретно для вас — решать вам. Если у вас простой проектик и от силы пара сторонних библиотек (или вообще только стандартная библиотека), то можно не заморачиваться с явным указанием пространств имён. Если проект огромный, с десятками библиотек, то может оказаться более удобным (и наглядным) всегда указывать пространства имён.
Банальный пример: положим, вы пользуетесь только стандартной библиотекой и boost, поэтому решили везде писать:
. а теперь выходит новая версия стандартной библиотеки, в которой из boost перетащено много классов. И внезапно ваш код больше не компилируется.
В других языках другие традиции. Например, в C# почти всегда пишут краткие имена классов, и только в случае конфликтов явно указывают пространство имён или используют алиасы. Язык немного отличается: там нет функций вне классов. Это позволяет меньше терять читаемость и реже натыкаться на неожиданные конфликты.
Урок №54. using-стейтменты
Обновл. 13 Сен 2021 |
Если вы часто используете Стандартную библиотеку C++, то постоянное добавление std:: к используемым объектам может быть несколько утомительным, не правда ли? Язык C++ предоставляет альтернативы в виде using-стейтментов.
Использование «using-объявления»
Одной из альтернатив является использование «using-объявления». Вот программа «Hello, world!» с «using-объявлением» в строке №5:
Использование «using-директивы»
Второй альтернативой является использование «using-директивы». Вот программа «Hello, world!» с «using-директивой» в строке №5:
Много разработчиков спорят насчет использования «using-директивы». Так как с её помощью мы подключаем ВСЕ имена из пространства имен std, то вероятность возникновения конфликтов имен значительно возрастает (но все же эта вероятность в глобальном масштабе остается незначительной). using namespace std; сообщает компилятору, что мы хотим использовать всё, что находится в пространстве имен std, так что, если компилятор найдет имя, которое не сможет распознать, он будет проверять его наличие в пространстве имен std.
Совет: Старайтесь избегать использования «using-директивы» (насколько это возможно).
Пример конфликта c «using-директивой»
Рассмотрим пример, где использование «using-директивы» создает неопределенность:
Здесь компилятор не сможет понять, использовать ли ему std::cout или функцию cout(), которую мы определили сами. В результате, получим ошибку неоднозначности. Хоть это и банальный пример, но если бы мы добавили префикс std:: к cout:
Или использовали бы «using-объявление» вместо «using-директивы»:
Тогда наша программа была бы без ошибок.
Большинство программистов избегают использования «using-директивы» именно по этой причине. Другие считают это приемлемым до тех пор, пока «using-директива» используется только в пределах отдельных функций (что значительно сокращает масштабы возникновения конфликтов имен).
Области видимости «using-объявления» и «using-директивы»
Если «using-объявление» или «using-директива» используются в блоке, то они применяются только внутри этого блока (по обычным правилам локальной области видимости). Это хорошо, поскольку уменьшает масштабы возникновения конфликтов имен до отдельных блоков. Однако многие начинающие программисты пишут «using-директиву» в глобальной области видимости (вне функции main() или вообще вне любых функций). Этим они вытаскивают все имена из пространства имен std напрямую в глобальную область видимости, значительно увеличивая вероятность возникновения конфликтов имен. А это уже не хорошо.
Правило: Никогда не используйте using-стейтменты вне тела функций.
Отмена/замена using-стейтментов
Как только один using-стейтмент был объявлен, его невозможно отменить или заменить другим using-стейтментом в пределах области видимости, в которой он был объявлен. Например:
Пространства имен (C++)
В следующем примере показано объявление пространства имен и продемонстрированы три способа доступа к членам пространства имен из кода за его пределами.
Использование полного имени:
Чтобы добавить в область видимости один идентификатор, используйте объявление using:
Чтобы добавить в область видимости все идентификаторы пространства имен, используйте директиву using:
директивы using
using Директива позволяет использовать все имена в namespace для использования без имени пространства имен в качестве явного квалификатора. Использование директивы using в файле реализации (т. е. *. cpp) при использовании нескольких различных идентификаторов в пространстве имен; Если вы используете только один или два идентификатора, рассмотрите использование объявления using, чтобы привести эти идентификаторы в область, а не все идентификаторы в пространстве имен. Если локальная переменная имеет такое же имя, как и переменная пространства имен, то переменная пространства имен будет скрытой. Создавать переменную пространства имен с те же именем, что и у глобальной переменной, является ошибкой.
Директиву using можно поместить в верхнюю часть CPP-файла (в области видимости файла) или внутрь определения класса или функции.
Без особой необходимости не размещайте директивы using в файлах заголовков (*.h), так как любой файл, содержащий этот заголовок, добавит все идентификаторы пространства имен в область видимости, что может вызвать скрытие или конфликты имен, которые очень трудно отлаживать. В файлах заголовков всегда используйте полные имена. Если эти имена получаются слишком длинными, используйте псевдоним пространства имен для их сокращения. (См. ниже.)
Объявление пространств имен и их членов
Как правило, пространство имен объявляется в файле заголовка. Если реализации функций находятся в отдельном файле, определяйте имена функций полностью, как показано в следующем примере.
Реализации функций в контосодата. cpp должны использовать полное имя, даже если поместить using директиву в начало файла:
Пространство имен может быть объявлено в нескольких блоках в одном файле и в нескольких файлах. Компилятор соединит вместе все части во время предварительной обработки и полученное в результате пространство имен будет содержать все члены, объявленные во всех частях. Примером этого является пространство имен std, которое объявляется в каждом из файлов заголовка в стандартной библиотеке.
Члены именованного пространства имен могут определяться за его границами, если они объявлены путем явной квалификации определяемого пространства имен. Однако определение должно располагаться после точки объявления в пространстве имен, окружающем то пространство имен, где находится объявление. Пример:
Эта ошибка может возникнуть, когда члены пространства имен объявляются в нескольких файлах заголовка и эти заголовки не включены в правильном порядке.
Глобальное пространство имен
Пространство имен std
Вложенные пространства имен
Пространства имен могут быть вложенными. Обычное вложенное пространство имен имеет неполный доступ к членам родительского элемента, но родительские элементы не имеют неполного доступа к вложенному пространству имен (если только оно не объявлено как встроенное), как показано в следующем примере:
Обычные вложенные пространства имен можно использовать для инкапсуляции данных о внутренней реализации, которые не являются частью открытого интерфейса родительского пространства имен.
Встроенные пространства имен (C++ 11)
В отличие от обычных вложенных пространств имен члены встроенного пространства имен обрабатываются как члены родительского пространства имен. Эта особенность позволяет выполнять поиск перегруженных функций с зависимостью от аргументов среди функции, которые имеют перегрузки в родительском и вложенном встроенном пространстве имен. Это также позволяет объявлять специализации в родительском пространстве имен для шаблонов, объявленных во встроенном пространстве имен. В следующем примере показано, как внешний код привязывается к встроенному пространству имен по умолчанию.
В следующем примере показано, как можно объявить специализацию в родительском пространстве имен шаблона, объявленного во встроенном пространстве имен.
Встроенные пространства имен можно использовать как механизм управления версиями для управления изменениями в открытом интерфейсе библиотеки. Например, можно создать одно родительское пространство имен и инкапсулировать каждую версию интерфейса в своем собственном пространстве имен, вложенном в родительское. Пространство имен, которое содержит самую последнюю или основную версию, квалифицируется как встроенное и поэтому представляется так, будто оно является непосредственным членом родительского пространства имен. Клиентский код, вызывающий Parent::Class, автоматически привязывается к новому коду. Клиенты, которые предпочитают использовать старую версию, могут по-прежнему получить доступ к ней, используя полный путь к вложенному пространству имен, содержащему данный код.
Ключевое слово inline должно применяться к первому объявлению пространства имен в единице компиляции.
Псевдонимы пространств имен
Имена пространств имен должны быть уникальными, из-за чего зачастую они получаются не слишком короткими. Если длина имени затрудняет чтение кода или утомительно вводить файл заголовка, где нельзя использовать директивы using, можно создать псевдоним пространства имен, который служит аббревиатурой для фактического имени. Пример:
анонимные или безымянные пространства имен
Вы можете создать явное пространство имен, но не присвоить ему имя.
Это называется безымянным или анонимным пространством имен, и его можно использовать, если нужно сделать объявления переменных невидимыми для кода в других файлах (т. е. обеспечить их внутреннюю компоновку) без создания именованного пространства имен. Весь код, находящийся в том же файле, может видеть идентификаторы в безымянном пространстве имен, но эти идентификаторы, а также само пространство имен, будет невидимым за пределами этого файла или, точнее, вне блока перевода.
6.12 – Объявления using и директивы using
Вы, наверное, видели эту программу во многих учебниках и учебных руководствах:
Некоторые старые компиляторы также начинают новые проекты с аналогичной программы.
Если вы это видите, бегите. Возможно, ваш учебник, руководство или компилятор устарели. В этом уроке мы выясним, почему.
Краткий урок истории
Перенесемся в сегодняшний день – если вы много используете стандартную библиотеку, набирание std:: перед всем, что вы используете из стандартной библиотеки, может стать повторяющейся рутиной, а в некоторых случаях может затруднить чтение вашего кода.
Но сначала давайте определим два термина.
Полные и неполные имена
Имя может быть полным или неполным.
Полное имя – это имя, которое включает в себя связанную область видимости. Чаще всего имена дополняются пространством имен с помощью оператора разрешения области видимости ( :: ). Например:
Для продвинутых читателей
Неполное имя – это имя, которое не включает в себя квалификатор области видимости. Например, cout и x являются неполными именами, поскольку они не включают связанную область видимости.
Объявления using
Директивы using
Вот снова наша программа Hello World с директивой using в строке 5:
Директивы using – это решение, которое было предоставлено для баз старого кода до пространства имен, которые использовали неполные имена для функций стандартной библиотеки. Вместо того, чтобы вручную обновлять каждое неполное имя до полного имени (что было рискованно), можно было бы разместить одну директиву using (т.е. using namespace std; ) в верхней части каждого файла, и все имена, которые были перемещены в пространство имен std всё еще можно было использовать неполными.
Проблемы с директивами using
Однако для современного кода C++ директивы using дают немного выгоды (экономия на вводе текста) по сравнению с риском.
Поскольку директивы using импортируют все имена из пространства имен (потенциально включая множество имен, которые вы никогда не будете использовать), вероятность возникновения конфликтов имен значительно возрастает (особенно, если вы импортируете пространство имен std ).
Для наглядности рассмотрим пример, в котором директивы using вызывают неоднозначность:
Вот еще один более коварный пример:
или использовалось объявление using вместо директивы using :
тогда наша программа вообще не имела бы никаких проблем.
Даже если директивы using не вызывают конфликтов имен сегодня, они делают код более уязвимым для будущих конфликтов. Например, если ваш код включает директиву using для какой-либо библиотеки, которая затем обновляется, все новые имена, представленные в обновленной библиотеке, теперь являются кандидатами на конфликты имен с вашим существующим кодом.
Может возникнуть и более коварная проблема. В обновленной библиотеке может появиться функция, которая не только имеет то же имя, но и лучше подходит для некоторых вызовов функций. В таком случае компилятор может решить отдать предпочтение новой функции, и поведение вашей программы неожиданно изменится.
Рассмотрим следующую программу:
Когда компилятор встречает вызов функции, он должен определить, с каким определением функции он должен сопоставить этот вызов. При выборе функции из набора потенциально совпадающих функций он предпочтет ту функцию, которая не требует преобразования аргументов, а не ту, которая требует преобразования аргументов. Поскольку литерал 0 принадлежит целочисленному типу, C++ предпочтет сопоставить someFcn(0) с недавно добавленной someFcn(int) (без преобразований), а не с someFcn(double) (требуется преобразование из int в double). Это вызывает неожиданное изменение результатов работы нашей программы.
Этого бы не произошло, если бы мы использовали объявление using или явный квалификатор области видимости.
Область видимости объявлений и директив using
Если объявление using или директива using используется в блоке, имена применимы только в этом блоке (они следуют обычным правилам области видимости блока). Это хорошо, поскольку снижает вероятность возникновения конфликтов имен внутри этого блока.
Если объявление using или директива using используются в глобальном пространстве имен, имена применимы ко всему остальному файлу (они имеют область видимости файла).
Отмена или замена инструкции using
После объявления инструкции using ее невозможно отменить или заменить ее другой инструкцией using в той области видимости, в которой она была объявлена.
Лучшее, что вы можете сделать, – это намеренно с самого начала ограничить область видимости инструкции using с помощью правил области видимости блока.
Конечно, всей этой головной боли можно избежать, в первую очередь, используя явным образом оператор разрешения области видимости ( :: ).
Лучшие практики для инструкций using
В современном C++ на самом деле нет места для использования директив. Они увеличивают вероятность коллизий имен сейчас и в будущем и могут вызывать более коварные проблемы. Хотя во многих учебниках и руководствах они широко используются, использования директив лучше вообще избегать.
Объявления using обычно считаются безопасными для использования внутри блоков. Ограничьте их использование в глобальном пространстве имен файлов исходного кода и никогда не используйте их в глобальном пространстве имен заголовочных файлов.
Лучшая практика
