Espaces de nommage

Les espaces de nommage sont des zones de déclaration qui permettent de délimiter la recherche des noms des identificateurs par le compilateur. Leur but est essentiellement de regrouper les identificateurs logiquement et d'éviter les conflits de noms entre plusieurs parties d'un même projet. Par exemple, si deux programmeurs définissent différemment une même structure dans deux fichiers différents, un conflit entre ces deux structures aura lieu au mieux à l'édition des liens, et au pire lors de l'utilisation commune des sources de ces deux programmeurs. Ce type de conflit provient du fait que le C++ ne fournit qu'un seul espace de nommage de portée globale, dans lequel il ne doit y avoir aucun conflit de nom. Grâce aux espaces de nommage non globaux, ce type de problème peut être plus facilement évité, parce que l'on peut éviter de définir les objets globaux dans la portée globale.

Définition des espaces de nommage

Espaces de nommage nommés

Lorsque le programmeur donne un nom à un espace de nommage, celui-ci est appelé un espace de nommage nommé. La syntaxe de ce type d'espace de nommage est la suivante :

namespace nom {
    déclarations | définitions
}

nom est le nom de l'espace de nommage, et déclarations et définitions sont les déclarations et les définitions des identificateurs qui lui appartiennent.

Contrairement aux régions déclaratives classiques du langage (comme par exemple les classes), un namespace peut être découpé en plusieurs morceaux. Le premier morceau sert de déclaration, et les suivants d'extensions. La syntaxe pour une extension d'espace de nommage est exactement la même que celle de la partie de déclaration.

Les identificateurs déclarés ou définis à l'intérieur d'un même espace de nommage ne doivent pas entrer en conflit. Ils peuvent avoir les mêmes noms, mais seulement dans le cadre de la surcharge. Un espace de nommage se comporte donc exactement comme les zones de déclarations des classes et de la portée globale.

L'accès aux identificateurs des espaces de nommage se fait par défaut grâce à l'opérateur de résolution de portée, et en qualifiant le nom de l'identificateur à utiliser du nom de son espace de nommage. Cependant, cette qualification est inutile à l'intérieur de l'espace de nommage lui-même, exactement comme pour les membres des classes à l'intérieur de leur classe.

Les fonctions membres d'un espace de nommage peuvent être définies à l'intérieur de cet espace, exactement comme les fonctions membres de classes. Elles peuvent également être définies en dehors de cet espace, si l'on utilise l'opérateur de résolution de portée. Les fonctions ainsi définies doivent apparaître après leur déclaration dans l'espace de nommage.

Il est possible de définir un espace de nommage à l'intérieur d'un autre espace de nommage. Cependant, cette déclaration doit obligatoirement avoir lieu au niveau déclaratif le plus externe de l'espace de nommage qui contient le sous-espace de nommage. On ne peut donc pas déclarer d'espaces de nommage à l'intérieur d'une fonction ou à l'intérieur d'une classe. Depuis C++17, la syntaxe namespace A::B { ... } permet de déclarer directement un espace de nommage imbriqué.

Espaces de nommage anonymes

Lorsque, lors de la déclaration d'un espace de nommage, aucun nom n'est donné, un espace de nommage anonyme est créé. Ce type d'espace de nommage permet d'assurer l'unicité du nom de l'espace de nommage ainsi déclaré. Les espaces de nommage anonymes peuvent donc remplacer efficacement le mot-clé static pour rendre uniques des identificateurs dans un fichier (depuis C++11, les noms qu'ils contiennent ont d'ailleurs une liaison interne). Cependant, ils sont plus puissants, parce que l'on peut également déclarer des espaces de nommage anonymes à l'intérieur d'autres espaces de nommage.

Si, dans un espace de nommage, un identificateur est déclaré avec le même nom qu'un autre identificateur déclaré dans un espace de nommage plus global, l'identificateur global est masqué. De plus, l'identificateur ainsi défini ne peut être accédé en dehors de son espace de nommage que par un nom complètement qualifié à l'aide de l'opérateur de résolution de portée. Toutefois, si l'espace de nommage dans lequel il est défini est un espace de nommage anonyme, cet identificateur ne pourra pas être référencé, puisqu'on ne peut pas préciser le nom des espaces de nommage anonymes.

Alias d'espaces de nommage

Lorsqu'un espace de nommage porte un nom très compliqué, il peut être avantageux de définir un alias pour ce nom. L'alias aura alors un nom plus simple. Cette opération peut être réalisée à l'aide de la syntaxe suivante :

namespace nom_alias = nom;

nom_alias est ici le nom de l'alias de l'espace de nommage, et nom est le nom de l'espace de nommage lui-même.

Les noms donnés aux alias d'espaces de nommage ne doivent pas entrer en conflit avec les noms des autres identificateurs du même espace de nommage, que celui-ci soit l'espace de nommage de portée globale ou non.

Déclaration using

Les déclarations using permettent d'utiliser un identificateur d'un espace de nommage de manière simplifiée, sans avoir à spécifier son nom complet (c'est-à-dire le nom de l'espace de nommage suivi du nom de l'identificateur).

Syntaxe des déclarations using

La syntaxe des déclarations using est la suivante :

using identificateur;

où identificateur est le nom complet de l'identificateur à utiliser, avec qualification d'espace de nommage.

Les déclarations using permettent en fait de déclarer des alias des identificateurs. Ces alias doivent être considérés exactement comme des déclarations normales. Cela signifie qu'ils ne peuvent être déclarés plusieurs fois que lorsque les déclarations multiples sont autorisées (déclarations de variables ou de fonctions en dehors des classes), et de plus ils appartiennent à l'espace de nommage dans lequel ils sont définis.

L'alias créé par une déclaration using permet de référencer uniquement les identificateurs qui sont visibles au moment où la déclaration using est faite. Si l'espace de nommage concerné par la déclaration using est étendu après cette dernière, les nouveaux identificateurs de même nom que celui de l'alias ne seront pas pris en compte.

Si plusieurs déclarations locales et using déclarent des identificateurs de même nom, soit ces identificateurs doivent tous se rapporter au même objet, soit ils doivent représenter des fonctions ayant des signatures différentes (les fonctions déclarées sont alors surchargées). Dans le cas contraire, des ambiguïtés peuvent apparaître et le compilateur signale une erreur lors de la déclaration using.

Utilisation des déclarations using dans les classes

Une déclaration using peut être utilisée dans la définition d'une classe. Dans ce cas, elle doit se rapporter à une classe de base de la classe dans laquelle elle est utilisée. De plus, l'identificateur donné à la déclaration using doit être accessible dans la classe de base (c'est-à-dire protected ou public).

En général, les membres des classes de base sont accessibles directement. Quelle est donc l'utilité des déclarations using dans les classes ? En fait, elles peuvent être utilisées pour rétablir les droits d'accès, modifiés par un héritage, à des membres de classes de base. Pour cela, il suffit de placer la déclaration using dans une zone de déclaration du même type que celle dans laquelle le membre se trouvait dans la classe de base.

Quand une fonction d'une classe de base est introduite dans une classe dérivée à l'aide d'une déclaration using, et qu'une fonction de même nom et de même signature est définie dans la classe dérivée, cette dernière fonction masque la fonction de la classe de base (ou la redéfinit si elle est virtuelle). Il n'y a pas d'ambiguïté dans ce cas.

Directive using

La directive using permet d'utiliser, sans spécification d'espace de nommage, non pas un identificateur comme dans le cas de la déclaration using, mais tous les identificateurs de cet espace de nommage.

La syntaxe de la directive using est la suivante :

using namespace nom;

où nom est le nom de l'espace de nommage dont les identificateurs doivent être utilisés sans qualification complète.

namespace A
{
    int i;        // Déclare A::i.
    int j;        // Déclare A::j.
}

void f(void)
{
    using namespace A; // On utilise les identificateurs de A.
    i=1;          // Équivalent à A::i=1.
    j=1;          // Équivalent à A::j=1.
    return ;
}

Après une directive using, il est toujours possible d'utiliser les noms complets des identificateurs de l'espace de nommage, mais ce n'est plus nécessaire. Les directives using sont valides à partir de la ligne où elles sont déclarées jusqu'à la fin du bloc de portée courante. Si un espace de nommage est étendu après une directive using, les identificateurs définis dans l'extension de l'espace de nommage peuvent être utilisés exactement comme les identificateurs définis avant la directive using.

Il se peut que lors de l'introduction des identificateurs d'un espace de nommage par une directive using, des conflits de noms apparaissent. Dans ce cas, aucune erreur n'est signalée lors de la directive using. En revanche, une erreur se produit si un des identificateurs pour lesquels il y a conflit est utilisé. C'est pour cette raison qu'il est déconseillé de placer une directive using namespace (par exemple using namespace std;) dans un fichier d'en-tête : elle s'appliquerait à tous les fichiers qui l'incluent.