C++ 04.07 - 네임스페이스, std (namespace)

04.07 - 네임스페이스, std (namespace)

이름 충돌은 두 개 이상의 식별자가 같은 스코프에 있는 경우 컴파일러가 어느 식별자를 사용해야 하는지 명확하게 알 수 없을 때 일어난다. 이렇게 되면 컴파일러나 링커가 모호함을 해결하기에 충분한 정보가 없으므로 오류를 발생시킨다. 프로그램이 점점 더 커지면 식별자의 수가 증가하므로 이름 충돌이 일어날 확률이 증가한다.

이름 충돌의 예를 살펴보자. 다음 예제 foo.h 와 goo.h는 이름과 매개 변수가 같은 함수를 포함하는 헤더 파일이다.

foo.h:

// This doSomething() adds the value of its parameters
int doSomething(int x, int y)
{
    return x + y;
}

goo.h:

// This doSomething() subtracts the value of its parameters
int doSomething(int x, int y)
{
    return x - y;
}

main.cpp:

#include <iostream>
#include "foo.h"
#include "goo.h"

int main()
{
    std::cout << doSomething(4, 3); // which doSomething will we get?
    return 0;
}

foo.h 파일과 goo.h 파일이 따로 컴파일되면 위 프로그램은 문제없이 컴파일된다. 그러나 예제처럼 같은 프로그램에 이 둘을 같이 포함하면 이름과 매개 변수가 같은 함수가 같은 스코프에 있음으로써 이름 충돌이 발생한다. 따라서 컴파일러가 다음과 같은 오류를 발생시킨다.

c:\VCProjects\goo.h(4) : error C2084: function 'int __cdecl doSomething(int,int)' already has a body

이런 이름 충돌 문제를 해결하기 위해 네임스페이스 (namespace) 개념이 도입되었다.

---

네임스페이스가 뭔가요? (What is a namespace?)

네임스페이스는 모든 식별자(변수, 함수, 형식 등의 이름)가 고유하도록 보장하는 코드 영역을 정의한다.

기본적으로 전역 변수와 일반 함수는 전역 네임스페이스에서 정의된다. 예를 들어, 다음 코드를 살펴보자.

int g_x = 5;

int foo(int x)
{
    return -x;
}

전역 변수 g_x와 함수 foo()는 모두 전역 네임스페이스에서 정의된다.

첫 번째 예제의 경우, main() 함수에서 doSomething() 함수를 호출했을 때 foo.h와 goo.h 헤더 파일 각각에서 doSomething() 함수가 전역 네임스페이스에서 정의되어 있으므로 이름 충돌이 발생했다.

두 개 이상의 독립된 코드가 함께 사용될 때 서로 이름이 충돌하는 문제를 방지하기 위해 C++ 에서는 namespace 키워드를 통해 자체 네임스페이스를 선언할 수 있다.

사용자 정의 네임 스페이스 내부에 선언된 모든 것은 전역 네임 스페이스가 아니라 해당 네임 스페이스에 속하게 된다.

첫 번째 예제에 namespace 키워드를 사용해서 다시 작성해보자.

foo.h:

namespace Foo
{
    // This doSomething() belongs to namespace Foo
    int doSomething(int x, int y)
    {
        return x + y;
    }
}

goo.h:

namespace Goo
{
    // This doSomething() belongs to namespace Goo
    int doSomething(int x, int y)
    {
        return x - y;
    }
}

이제 foo.h 헤더파일의 "Foo 네임스페이스" 안에 doSomething() 함수가 있고, goo.h 헤더 파일의 "Goo 네임스페이스" 안에 doSomething() 함수가 있다.

main.cpp:

int main()
{
    std::cout << doSomething(4, 3); // which doSomething will we get?
    return 0;
}

C:\VCProjects\Test.cpp(15) : error C2065: 'doSomething' : undeclared identifier

무슨 일이 일어났는가 하면, 컴파일러는 전역 네임스페이스를 검색해서 doSomething 함수에 대한 정의를 찾기 시작했다. 그러나 더는 전역 네임스페이스에는 doSomething() 함수가 없으므로 정의를 찾지 못했다!

컴파일러에 사용할 doSomething() 함수의 버전을 알려주는 방법은 스코프 분석 연산자(::)를 통한 방법과 using 명령문을 사용하는 방법 두 가지가 있다.

---

스코프 분석 연산자(::) (scope resolution operator (::))

컴파일러가 특정 네임스페이스에서 식별자를 찾게 하는 첫 번째 방법은 스코프 분석 연산자(::)를 사용하는 것이다. 이 연산자를 사용하라면 식별자 이름 앞에 사용할 네임스페이스를 붙이면 된다.

다음은 :: 연산자를 사용해서 컴파일러에 명시적으로 "Foo 네임스페이스"에 있는 doSomthing() 함수를 사용할것 이라고 알려주는 예제다.

int main(void)
{
    std::cout << Foo::doSomething(4, 3);
    return 0;
}

// 7

"Goo 네임스페이스"에 있는 doSomething() 함수 버전을 대신 사용하려면 :

int main(void)
{
    std::cout << Goo::doSomething(4, 3);
    return 0;
}

// 1

스코프 분석 연산자(::)는 검색하려는 네임 스페이스를 구체적으로 선택할 수 있도록 해 주므로 매우 유용하다. 아래와 같은 작업도 수행할 수 있다.

int main(void)
{
    std::cout << Foo::doSomething(4, 3) << '\n';
    std::cout << Goo::doSomething(4, 3) << '\n';
    return 0;
}

// 7
// 1

또한, 네임스페이스 없이 :: 연산자를 사용할 수도 있다. (Ex. ::doSomething()) 이 경우 전역 네임스페이스를 나타낸다.

---

중첩된 네임스페이스 (Nested namespaces)

네임스페이스는 다른 네임스페이스 안에 중첩될 수 있다.

예:

#include <iostream>

namespace Foo
{
    namespace Goo // Goo is a namespace inside the Foo namespace
    {
        const int g_x = 5;
    }
}

int main()
{
    std::cout << Foo::Goo::g_x;
    return 0;
}

네임스페이스 "Goo"는 네임스페이스 "Foo"내부에 있으므로 Foo:Goo:g_x로 접근한다.

C++17에서 중첩된 네임스페이스를 다음과 같이 선언할 수도 있다.

#include <iostream>

namespace Foo::Goo // Goo is a namespace inside the Foo namespace (C++17 style)
{
    const int g_x = 5;
}

int main()
{
    std::cout << Foo::Goo::g_x;
    return 0;
}

중첩된 네임스페이스 내의 변수 또는 함수의 정규화된 이름을 입력하는 것은 매우 길기 때문에 C++에서 "네임스페이스 별칭"을 만들 수 있다.

namespace Foo
{
    namespace Goo
    {
        const int g_x = 5;
    }
}

namespace Boo = Foo::Goo; // Boo now refers to Foo::Goo

int main()
{
    std::cout << Boo::g_x; // This is really Foo::Goo::g_x
    return 0;
}

네임스페이스는 이름 충돌을 방지하기 위한 메커니즘으로 설계되었다. 이를 증명하기 위해 모든 표준 템플릿 라이브러리는 단일 네임스페이스 std:: 아래에 있다.

---

std

원래 C++을 설계할 때는 C++ 표준 라이브러리(Ex. cin, cout)의 모든 식별자를 직접 사용할 수 있었다. 이는 곧 사용자의 식별자 이름과 충돌을 의미한다. 또 표준 라이브러리에 도입된 새로운 기능이 충돌할 수 있으므로 한 버전의 C++에서 컴파일될 프로그램이 향후 버전의 C++에서 컴파일되지 않을 수 있다. 그래서 C++은 표준 라이브러리의 모든 기능을 std namespace라는 특별한 영역으로 옮겼다.

std::cout << "Hello world!";

std::cout에서 실제로 함수 이름은 cout 이고, 이 함수가 정의된 네임스페이스 이름이 std 다. C++ 표준 라이브러리의 모든 기능은 std라는 namespace 안에 있다. std는 "standard(표준)"의 약자다. 이런 방식으로 표준 라이브러리의 기능이 사용자가 만든 식별자와 이름 충돌할 걱정이 없다.

---

 번역: 이 포스트의 원문은 http://www.learncpp.com/cpp-tutorial/4-3b-namespaces/ 입니다.