Пространство имен в программировании

Пространство имён (от англ. namespace) - некоторое множество, под которым подразумевается модель, абстрактное хранилище или окружение, созданное для логической группировки уникальных идентификаторов (т.е. имён). Идентификатор, определенный в пространстве имён, ассоциируется с этим пространством. Один и тот же идентификатор может быть независимо определён в нескольких пространствах. Таким образом, значение, связанное с идентификатором, определённым в одном пространстве имён, может иметь (или не иметь) такое же (а скорее, другое) значение, как и такой же идентификатор, определённый в другом пространстве. Языки с поддержкой пространств имён определяют правила, указывающие, к какому пространству имён принадлежит идентификатор (т.е. его определение).

Например, Андрей работает в компании X, а ID (сокр. от англ. идентификатор) его как работника равен 123. Олег работает в компании Y, а его ID также равен 123. Единственное (с точки зрения некоей системы учета), благодаря чему Андрей и Олег могут быть различимы при совпадающих ID, это их принадлежность к разным компаниям. Различие компаний в этом случае весьма представляет собой систему различных пространств имён (одна компания - одно пространство). Наличие двух работников в компании с одинаковыми ID представляет большие проблемы при их использовании (например, во многих программах. Например, по платёжному чеку, в котором будет указан работник с ID 123, будет весьма затруднительно определить работника, которому этот чек предназначается.

В больших базах данных могут существовать сотни и тысячи идентификаторов. Пространства имён (или схожие структуры) реализуют механизм для сокрытия локальных идентификаторов. Их смысл заключается в группировке логически связанных идентификаторов в соответствующих пространствах имён, таким образом делая систему модульной.

Операционные системы, многие современные языки программирования обеспечивают поддержку своей модели пространств имён: используют каталоги (или папки) как модель пространства имён. Это позволяет существовать двум файлам с одинаковыми именами (пока они находятся в разных каталогах). В некоторых языках программирования (например, C++, дерево пространств имён. Корень такого дерева называется глобальным пространством имён.

Границы

В языках программирования одним из способом задания границы пространства имен может быть использование т.н. области видимости.

Использование в языках

C++

Пространство имён определяется блоком инструкций.

namespace foo {
  int bar;
}

Внутри этого блока идентификаторы могут вызываться именно так, как они были объявлены. Но вне блока требуется указание имени пространства имён перед идентификатором. Например, вне namespace foo идентификатор bar должен указываться как foo::bar. C++ содержит некоторые другие конструкции, делающие подобные требования необязательными. Так, при добавлении строки

using namespace foo;

в код, указывать префикс foo:: больше не требуется. Еще пример:

namespace Namespace12
{
  int foo;
}
 
void func1()
{
  using namespace Namespace12;
  // теперь все имена из пространства имён Namespace12 будут видны здесь без дополнительных префиксов
 
  ++foo;
}
 
void func2()
{
  // а тут имя нужно уточнить:
  Namespace12::foo = 42;
}

Код, не объявленный явным образом в пространстве имён, подразумевается объявленным в глобальном пространстве имён.

Разрешение пространств имён в C++ иерархично. Это означает, что в гипотетическом пространстве имён еда::суп, идентификатор курица будет обозначать еда::суп::курица (если пространство существует). Если не существует, то тогда он указывает на еда::курица (если это пространство существует). Если и это пространство не существует, то курица ссылается на идентификатор в глобальном пространстве.

Зачастую пространства имён в C++ используются для избежания коллизий имён. Хотя пространства имён широко используются в современом коде, большая часть старого кода не имеет подобных возможностей. Например, вся стандартная библиотека языка C++ определена внутри namespace std, но до стандартизации многие компоненты первоначально были определены в глобальном пространстве.

Java-пакеты. Весь код определен внутри пакета, причем этот пакет не нуждается в явно заданном имени. Код из других пакетов доступен при префиксном указании имени пакета перед соответствующим идентификатором, например class String в package java.lang может быть вызван как java.lang.String (данный способ известен как полное имя класса). Как и в C++, Java предлагает конструцию, делающую необязательным указание имя пакета (import). Тем не менее, некоторые особенности (как, например, отражение) требуют от программиста использования полного имени.

В отличие от C++, пространства имён в Java не являются иерархически упорядоченными из-за синтаксиса самого языка. тем не менее, пакеты именуются в иерархическом стиле. Например, все пакеты, начинающиеся с java, являются частью платформы Java—пакетjava.lang содержит базовые классы языка, а java.lang.reflect содержит базовые классы, специфичные для отражения (рефлексии).

В языке Java (также как и в Ада, C# и других языках) пространства имён/пакеты отражают семантические категории кода. Например, в C# namespace System содержит код, реализуемой системой (платформа .NET). Как именно определяются эти категории и какова глубина иерархии - зависит от самого языка.

Область видимости

Функция и класс может быть определена как неявное пространство имён, сложно связанное с видимостью, доступностью и периодом жизни объекта.

В Википедии

Идея реализована в виде категоризации (структурирование схожих статей по темам).

C#

XML

Основная статья: Пространство имён (XML)

В XML документе, аналогично роли пространств имён в языке программирования. При помощи пространств имён XML, XML документы могут содержать имена элемента или атрибута из более чем одного словаря XML.

<rdf:RDF
  xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
  xmlns:foaf="http://xmlns.com/foaf/0.1/"
  xmlns:rdfs="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#">
  <foaf:Person rdf:about="#JW">
…

xmlns (XML Namespace) — пространство имен XML. Подключаются RDF (для создания документа RDF), формат оформления RDF).

RDF документа, поэтому проверяется его оформление согласно словарю (правилам, спецификации) RDF.

Эмуляция пространств имён

В языках программирования, не поддерживающих языковую поддержку пространств имён, пространства могут эмулироваться расширением, используя соглашения о наименовании идентификаторов. Например, библиотеки языка Си, такие как Libpng поддерживает внешние идентификаторы, такие как:

png_create_write_struct
png_get_signature
png_read_row
png_set_invalid

Это дает обоснованную гарантию того, что идентификаторы будут уникальны и таким образом могут быть использованы в больших программах без опасения коллизии имен идентификаторов.

Недостатки

Основные:

• Нету нормального учета вложенных пространств; идентификаторы становятся чересчур длинными.
• Программисты или организации могут использовать удручающе несовместимые соглашения о наименовании, тем самым потенциально провоцируя большую запутанность.
• Сложные операции или операции запроса над группами идентификаторов, основанных на пространства имён, в которых они объявлены, обрабатываются слишком неоптимально или вообще невыполнимы.
• Все вызовы идентификаторов должны на самом деле осуществлять с полным именем пространств. Языки с непосредственной поддержкой пространств имён обычно предоставляют программисту возможность предварительно объявлять, что они хотят использовать некоторые (а то и все) идентификаторы в программе только из одного пространства, которые они впоследствии могут использовать без указания принадлежности к пространству.

Примечания

См. также

• Первичный ключ
• Видимость (программирование)
• Разрешение имени
• Plan 9 - Использует метафору все что угодно есть файл, заменяя файлы именами.
• Package (Java)
• Пространства имён JavaScript
• Термин
• Понятие
• Множество
• Пространство понятий
• Пространство параметров

Ссылки