C++ 头文件和 std 命名空间

C++ 是在 C 语言的基础上开发的，早期的 C++ 还不完善，不支持命名空间，没有自己的编译器，而是将 C++ 代码翻译成 C 代码，再通过 C 编译器完成编译。

这个时候的 C++ 仍然在使用 C 语言的库，stdio.h、stdlib.h、string.h 等头文件依然有效；此外 C++ 也开发了一些新的库，增加了自己的头文件，例如：

• iostream.h：用于控制台输入输出头文件。

• fstream.h：用于文件操作的头文件。

• complex.h：用于复数计算的头文件。

和 C 语言一样，C++ 头文件仍然以.h为后缀，它们所包含的类、函数、宏等都是全局范围的。

后来 C++ 引入了命名空间的概念，计划重新编写库，将类、函数、宏等都统一纳入一个命名空间，这个命名空间的名字就是std。

std 是 standard 的缩写，意思是“标准命名空间”。

但是这时已经有很多用老式 C++ 开发的程序了，它们的代码中并没有使用命名空间，直接修改原来的库会带来一个很严重的后果：程序员会因为不愿花费大量时间修改老式代码而极力反抗，拒绝使用新标准的 C++ 代码。

C++ 开发人员想了一个好办法，保留原来的库和头文件，它们在 C++ 中可以继续使用，然后再把原来的库复制一份，在此基础上稍加修改，把类、函数、宏等纳入命名空间 std 下，就成了新版 C++ 标准库。这样共存在了两份功能相似的库，使用了老式 C++ 的程序可以继续使用原来的库，新开发的程序可以使用新版的 C++ 库。

为了避免头文件重名，新版 C++ 库也对头文件的命名做了调整，去掉了后缀.h，所以老式 C++ 的iostream.h变成了iostream，fstream.h变成了fstream。而对于原来 C 语言的头文件，也采用同样的方法，但在每个名字前还要添加一个c字母，所以 C 语言的stdio.h变成了cstdio，stdlib.h变成了cstdlib。

需要注意的是，旧的 C++ 头文件是官方所反对使用的，已明确提出不再支持，但旧的 C 头文件仍然可以使用，以保持对 C 的兼容性。实际上，编译器开发商不会停止对客户现有软件提供支持，可以预计，旧的 C++ 头文件在未来数年内还是会被支持。

下面是我总结的 C++ 头文件的现状：

1) 旧的 C++ 头文件，如 iostream.h、fstream.h 等将会继续被支持，尽管它们不在官方标准中。这些头文件的内容不在命名空间 std 中。

2) 新的 C++ 头文件，如 iostream、fstream 等包含的基本功能和对应的旧版头文件相似，但头文件的内容在命名空间 std 中。

注意：在标准化的过程中，库中有些部分的细节被修改了，所以旧的头文件和新的头文件不一定完全对应。

3) 标准 C 头文件如 stdio.h、stdlib.h 等继续被支持。头文件的内容不在 std 中。

4) 具有 C 库功能的新 C++头文件具有如 cstdio、cstdlib 这样的名字。它们提供的内容和相应的旧的 C 头文件相同，只是内容在 std 中。

可以发现，对于不带.h的头文件，所有的符号都位于命名空间 std 中，使用时需要声明命名空间 std；对于带.h的头文件，没有使用任何命名空间，所有符号都位于全局作用域。这也是 C++ 标准所规定的。

不过现实情况和 C++ 标准所期望的有些不同，对于原来 C 语言的头文件，即使按照 C++ 的方式来使用，即#include <cstdio>这种形式，那么符号可以位于命名空间 std 中，也可以位于全局范围中，请看下面的两段代码。

1) 使用命名空间 std：

    #include <cstdio>    int main(){        std::printf("http://c.biancheng.net\n");        return 0;    }

2) 不使用命名空间 std：

    #include <cstdio>    int main(){        printf("http://c.biancheng.net\n");        return 0;    }

这两种形式在 Microsoft Visual C++ 和 GCC 下都能够编译通过，也就是说，大部分编译器在实现时并没有严格遵循 C++标准，它们对两种写法都支持，程序员可以使用 std 也可以不使用。

第 1) 种写法是标准的，

第 2) 种不标准，虽然它们在目前的编译器中都没有错误，但我依然推荐使用第 1) 种写法，因为标准写法会一直被编译器支持，非标准写法可能会在以后的升级版本中不再支持。

使用 C++的头文件

虽然 C++ 几乎完全兼容 C 语言，C 语言的头文件在 C++ 中依然被支持，但 C++ 新增的库更加强大和灵活，请读者尽量使用这些 C++ 新增的头文件，例如 iostream、fstream、string 等。

前面几节我们使用了 C 语言的格式输出函数 printf，引入了 C 语言的头文件 stdio.h，将 C 代码和 C++ 代码混合在了一起，我不推荐这样做，请尽量使用 C++ 的方式。下面的例子演示了如何使用 C++ 库进行输入输出：

    #include <iostream>    #include <string>    int main(){        //声明命名空间std        using namespace std;               //定义字符串变量        string str;        //定义 int 变量        int age;        //从控制台获取用户输入        cin>>str>>age;        //将数据输出到控制台        cout<<str<<"已经成立"<<age<<"年了！"<<endl;        return 0;    }

运行结果：C 语言中文网↙6↙C 语言中文网已经成立 6 年了！

string 是 C++ 中的字符串类，初学者可以将 string 看做一种内置的数据类型，就像 int、float 等，可以用来定义变量。

cin 用于从控制台获取用户输入，cout 用于将数据输出到控制台，下节我们会详细讲解。读者暂时不需要深入了解这段代码的细节，只需要留意using namespace std;，它声明了命名空间 std，后续如果有未指定命名空间的符号，那么默认使用 std，代码中的 string、cin、cout 都位于命名空间 std。

在 main() 函数中声明命名空间 std，它的作用范围就位于 main() 函数内部，如果在其他函数中又用到了 std，就需要重新声明，请看下面的例子：

    #include <iostream>    void func(){        //必须重新声明        using namespace std;        cout<<"http://c.biancheng.net"<<endl;    }    int main(){        //声明命名空间std        using namespace std;               cout<<"C语言中文网"<<endl;        func();        return 0;    }

如果希望在所有函数中都使用命名空间 std，可以将它声明在全局范围中，例如：

    #include <iostream>    //声明命名空间std    using namespace std;    void func(){        cout<<"http://c.biancheng.net"<<endl;    }    int main(){        cout<<"C语言中文网"<<endl;        func();        return 0;    }