使用声明与使用指令

在许多教材与教程中，你或许见过如下程序：

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    cout << "Hello world!\n";
    return 0;
}

若见此写法，请立即远离；该教程极可能已过时。本课将阐明原因。

提示

部分 IDE 在创建新 C++ 项目时也会生成类似代码，以便即刻编译运行，而非从空白文件起步。

一、简短历史回顾

在 C++ 引入命名空间之前，如今位于 std 命名空间的所有标识符均直接位于全局命名空间。这导致程序标识符与标准库标识符频频冲突，旧版 C++ 程序在新版环境下可能因命名冲突而无法编译。
1995 年，命名空间被标准化，标准库整体迁入 std 命名空间。为兼容旧代码，需将每一处无 std:: 前缀的名称手动添加前缀，风险极高，于是提出了折中方案。
时至今日，若频繁使用标准库，std:: 前缀显得冗长，C++ 便引入了 using-语句 以解决此问题。

二、限定名与非限定名

限定名：包含作用域前缀。常见形式为命名空间加作用域解析运算符 ::，如
std::cout、::foo 等。
非限定名：不含作用域前缀，如 cout、x。

（进阶）限定名亦可由类名或对象通过 . / -> 限定，如 C::member、obj.x、ptr->y。

三、使用声明（using-declaration）

语法：using 命名空间::标识符;
效果：在当前作用域内，将非限定名作为限定名的别名。示例：

#include <iostream>

int main()
{
    using std::cout; // 告诉编译器：cout 即 std::cout
    cout << "Hello world!\n"; // 无需 std:: 前缀
    return 0;
} // using 声明在此处作用域结束

使用声明需为每个标识符单独书写，例如 std::cin、std::endl 需各自声明。
使用声明一般被认为在源文件（.cpp）内安全可接受，但下文将指出例外。

四、使用指令（using-directive）

语法：using namespace 命名空间;
效果：将命名空间内所有标识符在当前作用域内变为非限定可见。示例：

#include <iostream>

int main()
{
    using namespace std; // 所有 std 内名称均可不加前缀
    cout << "Hello world!\n";
    return 0;
}

使用指令最初用于解决旧代码迁移难题：在文件顶部添加一行 using namespace std;，即可保持旧代码无修改运行。

五、使用指令的问题（应避免 `using namespace std;`）

现代 C++ 中，使用指令风险远大于收益，原因如下：

引入全部名称
导入整个命名空间，包含大量未用标识符，增加冲突概率。
无优先级机制
使用指令不会对来自该命名空间的名称给予优先选择，导致歧义。

示例 1：命名冲突

#include <iostream>
namespace A { int x{10}; }
namespace B { int x{20}; }

int main()
{
    using namespace A;
    using namespace B;
    std::cout << x << '\n'; // 歧义：A::x 还是 B::x？编译错误
}

示例 2：与全局函数冲突

#include <iostream>
int cout() { return 5; }

int main()
{
    using namespace std;
    cout << "Hello\n"; // 歧义：std::cout 还是 ::cout()
}

示例 3：库更新导致行为变化
若第三方库更新后新增同名函数，即使原代码不变，也可能因重载解析规则改变而静默切换行为。

示例 4：作用域污染
使用指令后，阅读者难以分辨名称来源，降低代码可读性。

六、使用语句的作用域规则

若位于块内，则仅在该块有效（遵循块作用域）。
若位于命名空间或全局作用域，则对整个文件剩余部分有效。
严禁在头文件或 #include 之前放置使用语句，以免污染其他翻译单元。

示例：头文件中放置 using namespace std; 将使所有包含该头文件的源文件均被污染。

七、无法取消或替换使用语句

一旦声明，无法在相同作用域内取消或替换。最佳做法是利用块作用域限制其影响范围：

int main()
{
    {
        using namespace Foo;
        // 仅此处使用 Foo 中名称
    }
    {
        using namespace Goo;
        // 仅此处使用 Goo 中名称
    }
}

八、最佳实践

优先使用显式命名空间限定符。
完全避免使用指令（除 using namespace std::literals 以使用字面量后缀）。
在源文件（.cpp）内，于所有 #include 之后可使用 使用声明；
绝不在头文件（尤其是全局命名空间）中使用使用语句。

阅读相关阅读

using 关键字亦用于定义类型别名（与使用语句无关），参见《类型别名》。

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