也谈C语言标识符的NAMESPACE

五月 15, 2008

P.J Plauger的"The Standard C Library"一书的Chapter0的章后练习中有这样的一道题：编写一个包含如下一行语句的正确的程序：
x: ((struct x*)x)->x=x(5);
并描述这行语句中x的5种截然不同的use，这里其实涉及到这么一个知识或者说概念：C语言的命名空间(namespace)，在"C语言参考手册"中还被称作: overloading class。

这里namespace，并非C++中的那个keyword "namespace"，这里的namespace更多是编译器为了识别不同范围下的标识符而进行的划分，而不是提供给应用程序员的类似c++中的那个namespace facility。再次注意：C的namespace不是一个关键字。

简单分析一下这行语句：x: ((struct x*)x)->x=x(5);
这里有5个x，第一印象：这样的语句能编译过去么？那既然P.J Plauger提出了这样的问题，那么自然有solution。
从左到右顺序：
第一个x — 毋庸置疑，这是一个标号(label) ；
第二个x — 这里的x显然是一个struct tag(结构体标志)；
第三个x — 这里的x 无法确定其具体身份，可能是一指针类型，也可能就是一个整型；
第四个x — x前面有->，显然这个x是某结构体的一个成员变量；
第五个x — x(5)让人"浮想联翩"，第一印象是函数调用，细致一想还可能是一个宏哦(你肯定会说不可能，呵呵，别着急，慢慢来)

到底如何增加一些语法元素能让这一行能顺利通过编译，并执行后得到合理结果呢？我们不妨先来温习一下C标准中对C的"命名空间"的诠释。

在"C语言参考手册"中有如此说明，标准C将其Namespace分成了五种，分别是：
1) 预处理器宏名
2) 语句标号
3) 结构、枚举、联合结构的标志
4) 成员名
5) 其他名称包括变量名、函数名、typedef名称和枚举常量

有了以上的说明，我们有了第一种方案：
上面说了，语句x: ((struct x*)x)->x=x(5)中有三个x都是可以确定的，不确定的是第三个x和最后一个x。我们先考虑让最后一个x为一个函数。

考虑到最后一个名称空间的说明，一旦最后一个x为函数的话，第三个x就不能为变量名、typedef名称和枚举常量了。如果x是对象宏(不带参数的宏)，显然也不合理；那么我们先将x实现为函数看看：
struct x { //for the 2nd x
int x; //for the 4th x
};

int x(int a) { //for the 3rd and 5th x
return a;
}

int main() {
x: ((struct x*)x)->x=x(5);
}
这个在gcc(sunos or mingw on windows下)下编译能顺利通过。但是执行一下编译出的程序，会出现致命错误。初略分析一下也不奇怪。函数x的地址是在代码段，那块内存区域是只读且受保护的，尝试强制赋值显然os是不允许的。

第一种方案虽然能通过编译，但是执行结果不合理。我们来做第二种尝试：试着将最后一个x实现为一个函数宏(带参数的宏)。
struct x { //for the 2nd x
int x; //for the 4th x
};

struct x ax;

#define x(a) (a);

int main() {
        int x = (int)(&ax);
x:      ((struct x*)x)->x=x(5);
        printf("%d\n", ((struct x*)x)->x); //output: 5
}
这回，我们得到了正确的且合理的solution了。在P.J Plauger的"The Standard C Library"一书中还有一张关于C语言命名空间的图，记起来更形象。