Tại sao các không gian tên không tên được sử dụng và lợi ích của chúng là gì?

Tôi vừa tham gia một dự án phần mềm C ++ mới và tôi đang cố gắng hiểu thiết kế. Dự án sử dụng thường xuyên các không gian tên không tên. Ví dụ, một cái gì đó như thế này có thể xảy ra trong một tệp định nghĩa lớp:

// newusertype.cc
namespace {
  const int SIZE_OF_ARRAY_X;
  const int SIZE_OF_ARRAY_Y;
  bool getState(userType*,otherUserType*);
}

newusertype::newusertype(...) {...

Các cân nhắc thiết kế có thể khiến người ta sử dụng một không gian tên không tên là gì? Những lợi thế và bất lợi là gì?

Các không gian tên không tên là một tiện ích để tạo một đơn vị dịch thuật định danh cục bộ. Chúng hoạt động như thể bạn sẽ chọn một tên duy nhất cho mỗi đơn vị dịch cho một không gian tên:

namespace unique { /* empty */ }
using namespace unique;
namespace unique { /* namespace body. stuff in here */ }

Bước bổ sung sử dụng phần thân trống rất quan trọng, vì vậy bạn có thể đã tham chiếu trong phần thân không gian tên đến các mã định danh giống như ::nameđược xác định trong không gian tên đó, vì lệnh sử dụng đã diễn ra.

Điều này có nghĩa là bạn có thể có các hàm miễn phí được gọi (ví dụ) helpcó thể tồn tại trong nhiều đơn vị dịch thuật và chúng sẽ không xung đột tại thời điểm liên kết. Hiệu ứng này gần giống với việc sử dụng statictừ khóa được sử dụng trong C mà bạn có thể đưa vào khai báo định danh. Các không gian tên không tên là một sự thay thế vượt trội, thậm chí có thể tạo ra một đơn vị dịch thuật kiểu địa phương.

namespace { int a1; }
static int a2;

Cả hai đều alà đơn vị dịch thuật địa phương và sẽ không đụng độ tại thời điểm liên kết. Nhưng sự khác biệt là a1trong không gian tên ẩn danh có một tên duy nhất.

Đọc bài viết xuất sắc tại máy tính comeau Tại sao một không gian tên không tên được sử dụng thay vì tĩnh? ( Gương lưu trữ.org ).

Có một cái gì đó trong một không gian tên ẩn danh có nghĩa là địa phương của đơn vị dịch thuật này (tệp .cpp và tất cả bao gồm) điều này có nghĩa là nếu một biểu tượng khác có cùng tên được xác định ở nơi khác thì sẽ không vi phạm Quy tắc Một Định nghĩa (ODR).

Điều này giống như cách C có một biến toàn cục tĩnh hoặc hàm tĩnh nhưng nó cũng có thể được sử dụng cho các định nghĩa lớp (và nên được sử dụng thay vì statictrong C ++).

Tất cả các không gian tên ẩn danh trong cùng một tệp được coi là cùng một không gian tên và tất cả các không gian tên ẩn danh trong các tệp khác nhau là khác biệt. Một không gian tên ẩn danh tương đương với:

namespace __unique_compiler_generated_identifer0x42 {
    ...
}
using namespace __unique_compiler_generated_identifer0x42;

Không gian tên không tên giới hạn quyền truy cập của lớp, biến, hàm và đối tượng vào tệp mà nó được định nghĩa. Chức năng không gian tên chưa được đặt tên tương tự như statictừ khóa trong C / C ++.
statictừ khóa giới hạn quyền truy cập của biến toàn cục và chức năng vào tệp mà chúng được xác định.
Có sự khác biệt giữa không gian tên và statictừ khóa không tên vì không gian tên không tên có lợi thế hơn tĩnh. statictừ khóa có thể được sử dụng với biến, hàm và đối tượng nhưng không phải với lớp do người dùng định nghĩa.
Ví dụ:

static int x;  // Correct 

Nhưng,

static class xyz {/*Body of class*/} //Wrong
static structure {/*Body of structure*/} //Wrong

Nhưng điều tương tự có thể xảy ra với không gian tên không tên. Ví dụ,

 namespace {
           class xyz {/*Body of class*/}
           static structure {/*Body of structure*/}
  } //Correct

Ngoài các câu trả lời khác cho câu hỏi này, sử dụng một không gian tên ẩn danh cũng có thể cải thiện hiệu suất. Vì các ký hiệu trong không gian tên không cần bất kỳ liên kết bên ngoài nào, trình biên dịch sẽ tự do hơn để thực hiện tối ưu hóa mã mạnh mẽ trong không gian tên. Ví dụ, một hàm được gọi nhiều lần trong một vòng lặp có thể được nội tuyến mà không có bất kỳ tác động nào đến kích thước mã.

Ví dụ, trên hệ thống của tôi, đoạn mã sau chiếm khoảng 70% thời gian chạy nếu không gian tên ẩn danh được sử dụng (x86-64 gcc-4.6.3 và -O2; lưu ý rằng mã bổ sung trong add_val khiến trình biên dịch không muốn bao gồm nó hai lần).

#include <iostream>

namespace {
  double a;
  void b(double x)
  {
    a -= x;
  }
  void add_val(double x)
  {
    a += x;
    if(x==0.01) b(0);
    if(x==0.02) b(0.6);
    if(x==0.03) b(-0.1);
    if(x==0.04) b(0.4);
  }
}

int main()
{
  a = 0;
  for(int i=0; i<1000000000; ++i)
    {
      add_val(i*1e-10);
    }
  std::cout << a << '\n';
  return 0;
}

Ví dụ cho thấy những người trong dự án bạn tham gia không hiểu không gian tên ẩn danh :)

namespace {
    const int SIZE_OF_ARRAY_X;
    const int SIZE_OF_ARRAY_Y;

Chúng không cần phải ở trong một không gian tên ẩn danh, vì constđối tượng đã có liên kết tĩnh và do đó không thể xung đột với các định danh cùng tên trong một đơn vị dịch thuật khác.

    bool getState(userType*,otherUserType*);
}

Và đây thực sự là một sự bi quan: getState()có liên kết bên ngoài. Thông thường tốt hơn là thích liên kết tĩnh, vì điều đó không gây ô nhiễm bảng biểu tượng. Nó là tốt hơn để viết

static bool getState(/*...*/);

đây. Tôi rơi vào cùng một cái bẫy (có từ ngữ trong tiêu chuẩn cho thấy rằng các thống kê tệp bị phản đối theo cách nào đó có lợi cho các không gian tên ẩn danh), nhưng làm việc trong một dự án C ++ lớn như KDE, bạn có rất nhiều người quay đầu đúng cách xung quanh một lần nữa :)

Một không gian tên ẩn danh làm cho các biến, hàm, lớp, v.v. chỉ có sẵn trong tệp đó. Trong ví dụ của bạn, đó là một cách để tránh các biến toàn cục. Không có thời gian chạy hoặc biên dịch hiệu suất thời gian khác nhau.

Không có quá nhiều lợi thế hay bất lợi ngoài "tôi muốn biến này, hàm, lớp, v.v. là công khai hay riêng tư?"