C++言語解説:3-2.ネームスペース
2003-08-02
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[概要]　ネームスペースはC++の中でも比較的新しい機能です。「コードの再利用」を前提
　　　　としたC++プログラミングでは必須となる、変数名/関数名/クラス名のローカライ
　　　　ズ機能について説明します。

[構成]・ネームスペースの必要性
　　　　　* 大規模プログラム開発での懸念点
　　　　　* グローバルネームスペースとローカルネームスペース
　　　・ネームスペースの作成
　　　　　* ネームスペースのローカルスコープ
　　　　　* ネームスペースのスコープ解決
　　　　　* using文
　　　　　* 無名ネームスペース

●ネームスペースの必要性

　◆大規模プログラム開発での懸念点

　　・C++は、Cよりも大規模なコードを開発するために考案されたプログラム言語である
　　　ことは、本テキストの冒頭で説明したと思います。
　　
　　・大規模開発を実現するためにclassを用いて、概念の単位でプログラミングする手法
　　　を今まで検討してきたわけですが、これは実際の開発現場において「必要な内容だ
　　　けが見える、中身のよくわからないCode」を多用することにつながります。
　　
　　・プログラムコード中では、それぞれのプログラマがユニークな変数名、関数名、ク
　　　ラス名を名付けますが、例えば数百人規模の開発において、名前の衝突が起きない
　　　と言い切れるでしょうか。
　　
　　・その数百人が統率の取れた組織に属するのであれば、どうにか管理可能かもしれま
　　　せん。しかしアウトソーシングを進めてサードパーティー製のライブラリを使うこ
　　　とになった場合はどうでしょうか。
　　
　　・つまり大規模開発でコードの再利用を行うのであれば、変数/関数/classの名前群
　　　: 名前空間(namespace)管理は「大規模プログラムの開発用言語の機能」として必須
　　　になるのです。
　　
　　
　◆グローバルネームスペースとローカルネームスペース
　
　　・今まで、C++のコード冒頭部に「using namespace std;」を付けてきましたが、これ
　　　が何を意味するのか考えてみたいと思います。
　　
　　・プログラムが利用するのはグローバルネームスペースです。そのプログラムコード
　　　自身が定義した識別子(関数/変数/class等の名前)集合は、グローバルネームスペー
　　　スに配置されます。
　　
　　・それでは標準のC++に用意されている識別子は？ これらは「std」と名付けられたロ
　　　ーカルネームスペースで定義されています。
　　
　　・よって using namespace std; とは文字通り「stdネームスペースをプログラムのグ
　　　ローバルネームスペースで使用する」という意味になります。
　　
　　・ネームスペースはC++の中でも比較的新しい機能であり、古いC++(最近は見たことあ
　　　りませんが)ではサポートされていません。このようなC++コンパイラで標準C++の機
　　　能を使用するには
　　　　　#include <iostream.h>
　　　のように「.h」を記述し、「using namespace std;」を削除するように「1-1:学習
　　　の準備」で説明していますが、これは全てをグローバルネームスペースで定義する
　　　という意味です。
　　
　　・ここからはコンパイラの実装により異なるのですが、恐らく
　　　　　#include <iostream>
　　　の場合は、stdネームスペースで定義する形になり
　　　　　#include <iostream.h>
　　　ではグローバルネームスペースで定義されることになるのでしょう。(*1)

　　　[List1.ネームスペース宣言の違い]
　　　┌───────────────────────────────────┐
　　　　(1)現在のC++記述
　　　　　// stdネームスペースで定義し、グローバルに取り込む
　　　　　#include <iostream>
　　　　　using namespace std; // stdネームスペースを取り込む必要あり
　　　　　
　　　　　int main() {
　　　　　　　cout << "Hello World" << endl;
　　　　　　　return 0;
　　　　　}
　　　　
　　　　(2)古いC++記述
　　　　　// 全てグローバルネームスペースで定義
　　　　　#include <iostream.h>
　　　　　
　　　　　int main() {
　　　　　　　cout << "Hello World" << endl;
　　　　　　　return 0;
　　　　　}
　　　└───────────────────────────────────┘
　　　┌───────────────────────────────────┐
　　　　[出力結果]
　　　　 Hello World
　　　└───────────────────────────────────┘


●ネームスペースの作成

　◆ネームスペースのローカルスコープ
　
　　・今まで無意識に使ってきたように、ネームスペースを作るには「namespace」キーワ
　　　ードを使用します。
　　　
　　・namespaceはネームスペースのローカルなスコープを作成します。
　　　　　namesapce ネームスペース名 {
　　　　　　　// 変数,関数,クラスの宣言
　　　　　}
 　　
　　・例えば、List2のようにSampleクラスを作成した場合、ここで定義したネームスペー
　　　スSampleNameSpace内では、特に修飾子を付けなくても変数にアクセスすることがで
　　　きます。

　　　[List2.ローカルネームスペースの定義]
　　　┌───────────────────────────────────┐
　　　　#include <iostream>
　　　　using namespace std;
　　　　
　　　　namespace SampleNameSpace {
　　　　　　int li_overflow;
　　　　　　
　　　　　　class Sample {
　　　　　　　　int mi_count;
　　　　　　　　
　　　　　　　public:
　　　　　　　　Sample(int i_ini) {
　　　　　　　　　　mi_count = i_ini;
　　　　　　　　}
　　　　　　　　int CountUp(int i_val) {
　　　　　　　　　　mi_count += i_val;
　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　//li_overflowには普通にアクセスできる
　　　　　　　　　　if (mi_count > li_overflow) return mi_count;
　　　　　　　　　　return 0;
　　　　　　　　}
　　　　　　　　int Value() {
　　　　　　　　　　return mi_count;
　　　　　　　　}
　　　　　　};
　　　　}
 　　　　
　　　　int main() {
　　　　　　SampleNameSpace::li_overflow = 10; //ネームスペース修飾子
　　　　　　
　　　　　　SampleNameSpace::Sample objSample(5); //ネームスペース修飾子
 　　　　　　
　　　　　　if (objSample.CountUp(3)) {
　　　　　　　　cout << "OverFlow!!! : " << objSample.Value() << endl;
　　　　　　} else {
　　　　　　　　cout << "No-OverFlow : " << objSample.Value() << endl;
　　　　　　}

　　　　　　if (objSample.CountUp(3)) {
　　　　　　　　cout << "OverFlow!!! : " << objSample.Value() << endl;
　　　　　　} else {
　　　　　　　　cout << "No-OverFlow : " << objSample.Value() << endl;
　　　　　　}
　　　　
　　　　　　return 0;
　　　　}
　　　└───────────────────────────────────┘
　　　┌───────────────────────────────────┐
　　　　[出力結果]
　　　　 Hello World
　　　└───────────────────────────────────┘

　◆ネームスペースのスコープ解決

　　・しかし、List2を見るとわかるようにSampleNameSpaceの外、ここではグローバルネ
　　　ームスペースですが、li_overflowへ初期値設定する際に
　　　　　SampleNameSpace::li_overflow
 　　　としています。「::」はスコープ解決演算子です。以前、メンバ関数の定義にも使
　　　用しましたね。
　　
　　・SampleNameSpace内のクラスSampleのオブジェクトobjSampleを定義する際にもスコ
　　　ープ解決演算子を必要としますが、このステートメントによりobjSampleについては
　　　ネームスペースのスコープが解決されているので、以後「::」を必要としません。


　◆ネームスペース作成の制約
　
　　・ネームスペースは分割して作成することができます。しかし、その定義はある同一
　　　ネームスペースの中で行わなければなりません。
　　
　　・例えば
　　　┌───────────────────────────────────┐
　　　　　namespace Sapce1 {
　　　　　　// 宣言1
　　　　　}
　　　　　　:
　　　　　namespace Space1 {
　　　　　　// 宣言2
　　　　　}
　　　└───────────────────────────────────┘
　　　のように記述した場合、これはグローバルネームスペースの中で行われているので
　　　問題ありませんが
　　　┌───────────────────────────────────┐
　　　　　namespace Sapce1 {
　　　　　　　// 宣言1
　　　　　　　namespace Space2 {
　　　　　　　　// 宣言1b
　　　　　　　}
　　　　　}
　　　　　　:
　　　　　namespace Space1 {
　　　　　　// 宣言2
　　　　　}
　　　　　namespace Space2 {
　　　　　　// 宣言1b
　　　　　}
　　　└───────────────────────────────────┘
　　　については、Space2が異なるNameSpaceで定義されているのでNGとなります。ただし
　　　Space2の定義がSpace1のスコープから外れない限り、分割は可能です。
　　　

　◆using文
　
　　・今までローカルネームスペース内のリソースを使用するのにスコープ解決演算子を
　　　使用していましたが、using文を使用することで指定を省略することができます。
　　
　　・以下の形式では、SampleNameSpaceの全てのリソースにアクセスできます。ネームス
　　　ペース全体が取り込まれた形です。
　　　　　using namespace SampleNameSpace;
 　　
　　・次の形式では指定した特定メンバのみに有効です。
　　　　　using SampleNameSpace::li_overflow;
 　　
　　・今まで使用していた using namespace std; はstdネームスペース全体を取り込んで
　　　いたわけです。もしcinやcoutのみの使用で問題無ければ
　　　　　using std::cout;
　　　　　using std::cin;
　　　と記述すれば良いことになります。
　

　◆無名ネームスペース
　
　　・無名ネームスペース(unnamed namespace)は、それが定義されたファイルの中でのみ
　　　成立するネームスペースです。
　　　　　namespace {
　　　　　　　// 宣言
　　　　　}
 　　
　　・ここで宣言されたリソースは、単一ファイルの中で宣言無しに使用することができ
　　　ます。そして異なるファイルからアクセスできません。
　　
　　・同じ機能をstaticにより実現できますが、これは本来スコープの制御を目的とした
　　　ものでは無いので、C++のプログラミングでは無名ネームスペースの使用が推奨され
　　　ています。

(*1)調べた範囲では、恐らく #include <*.h> の形式ではグローバルネームスペース定義
　　という理解で間違い無いようです。
[Revision Table]
　|Revision　|Date　　　 |Comments
　|----------|-----------|-----------------------------------------------------
　|1.00　　　|2003-08-02 |初版
[end]
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