Пространство имен

Чтобы узнать об использовании пространств имен в Википедии, см. Wikipedia:Namespace . Информацию о функциях ядра Linux см. в разделе Пространства имен Linux .

В вычислительной технике пространство имен — это набор знаков ( имен ), которые используются для идентификации и обращения к объектам различных видов. Пространство имен гарантирует, что все объекты данного набора имеют уникальные имена, чтобы их можно было легко идентифицировать .

Пространства имен обычно структурируются как иерархии, позволяющие повторно использовать имена в разных контекстах. В качестве аналогии рассмотрим систему именования людей , в которой у каждого человека есть имя, а также фамилия, общая с его родственниками. Если имена членов семьи уникальны только внутри каждой семьи, то каждого человека можно однозначно идентифицировать по сочетанию имени и фамилии; есть только одна Джейн Доу, хотя Джейн может быть много. В пространстве имен семьи Доу достаточно просто «Джейн», чтобы однозначно обозначить этого человека, тогда как в «глобальном» пространстве имен всех людей необходимо использовать полное имя.

Яркими примерами пространств имен являются файловые системы , которые присваивают имена файлам. Некоторые языки программирования организуют свои переменные и подпрограммы в пространствах имен. Компьютерные сети и распределенные системы присваивают имена ресурсам, таким как компьютеры , принтеры , веб-сайты и удаленные файлы. Операционные системы могут разделять ресурсы ядра по изолированным пространствам имен для поддержки контейнеров виртуализации .

Аналогичным образом иерархические файловые системы организуют файлы в каталогах. Каждый каталог представляет собой отдельное пространство имен, поэтому каталоги «Letters» и «Invoices» могут содержать файл «to_jane».

В компьютерном программировании пространства имен обычно используются с целью группировки символов и идентификаторов вокруг определенной функции и во избежание конфликтов имен между несколькими идентификаторами, имеющими одно и то же имя.

В сети система доменных имен организует веб-сайты (и другие ресурсы) в иерархические пространства имен .

Конфликты имен

Имена элементов определяются разработчиком. Это часто приводит к конфликту при попытке смешивания XML-документов из разных XML-приложений.

Этот XML содержит информацию таблицы HTML :

<table>
    <tr>
        <td>Apples</td>
        <td>Oranges</td>
    </tr>
</table>

Этот XML содержит информацию о таблице (т. е. предмете мебели):

<table>
    <name>Mahogany Coffee Table</name>
    <width>80</width>
    <length>120</length>
</table>

Если бы эти фрагменты XML были добавлены вместе, возник бы конфликт имен. Оба содержат <table>...</table> элемент, но элементы имеют разное содержание и значение.

Анализатор XML не знает, как справиться с этими различиями.

Решение через префикс

Конфликтов имен в XML можно легко избежать, используя префикс имени.

Следующий XML-код различает информацию о HTML-таблице и мебели с помощью префиксов «h» и «f» в начале элементов.

<h:table>
    <h:tr>
        <h:td>Apples</h:td>
        <h:td>Oranges</h:td>
    </h:tr>
</h:table>

<f:table>
    <f:name>Mahogany Coffee Table</f:name>
    <f:width>80</f:width>
    <f:length>120</f:length>
</f:table>

Система именования

Имя в пространстве имен состоит из имени пространства имен и локального имени. Имя пространства имен обычно применяется как префикс к локальному имени.

В расширенной форме Бэкуса – Наура :

name = <namespace name> separator <local name>

Когда локальные имена используются сами по себе, разрешение имен используется для определения того, какое конкретное имя (если таковое имеется) ссылается на какое-то конкретное локальное имя.

Примеры

Примеры имен в пространстве имен

Контекст	Имя	Имя пространства имен	Местное название
Путь	/home/user/readme.txt	/home/user (каталог)	readme.txt (имя файла)
Доменное имя	www.example.com	example.com (доменное имя)	www (листовое доменное имя)
С++	станд::массив	std (пространство имен C++)	массив (структура)
ООН/ЛОКОД	США Нью-Йорк	США (страна или территория)	Нью-Йорк (местность)
XML	xmlns:xhtml=" http://www.w3.org/1999/xhtml " <xhtml:тело>	xhtml (ранее объявленное пространство имен XML xhtml=" http://www.w3.org/1999/xhtml ")	тело (элемент)
Перл	$DBI::errstr	$DBI (модуль Perl)	ошибка (переменная)
Ява	java.util.Date	java.util (пространство имен Java)	Дата (класс)
Единое имя ресурса (URN)	урна:nbn:fi-fe19991055	urn:nbn (национальные библиографические номера)	fi-fe19991055
Ручка системы	10.1000/182	10 (дескриптор полномочий наименования)	1000/182 (обрабатывать локальное имя)
Идентификатор цифрового объекта	10.1000/182	10.1000 (издатель)	182 (публикация)
MAC-адрес	01-23-45-67-89-аб	23-01-45 ( организационно уникальный идентификатор )	67-89-ab (специфичный для NIC)
PCI-идентификатор	1234 АБВД	1234 (идентификатор поставщика)	abcd (идентификатор устройства)
USB-ВИД/ПИД	2341 003ф	2341 (идентификатор поставщика)	003f (идентификатор продукта)
СПАРКЛ	дбр:Сидней	dbr (ранее объявленная онтология, например, путем указания @prefix dbr: < http://dbpedia.org/resource/ >)	Сидней

Делегация

Делегирование ответственности между сторонами важно в реальных приложениях, таких как структура Всемирной паутины. Пространства имен позволяют делегировать присвоение идентификатора нескольким организациям, выдающим имена, сохраняя при этом глобальную уникальность. Центральный орган регистрации регистрирует назначенные имена пространств имен . Каждое имя пространства имен выделяется организации, которая впоследствии несет ответственность за присвоение имен в выделенном им пространстве имен. Эта организация может быть организацией, выдающей имена, которая сама присваивает имена , или другим органом регистрации , который в дальнейшем делегирует части своего пространства имен различным организациям.

Иерархия

Схема именования, которая позволяет делегировать пространства имен третьим сторонам, представляет собой иерархическое пространство имен .

Иерархия является рекурсивной, если синтаксис имен пространств имен одинаков для каждого подделегирования. Примером рекурсивной иерархии является система доменных имен .

Примером нерекурсивной иерархии является единое имя ресурса, представляющее номер Управления присвоения номеров Интернета (IANA).

Иерархическая разбивка пространства имен для urn:isbn:978-3-16-148410-0 , идентификатора книги Карла Поппера «Логика научных открытий», 10-е издание.

Реестр	Регистратор	Пример идентификатора	Имя пространства имен	Пространство имен
Единое имя ресурса (URN)	Управление по присвоению номеров в Интернете	урна:isbn:978-3-16-148410-0	урна	Формальное пространство имен URN
Формальное пространство имен URN	Управление по присвоению номеров в Интернете	урна:isbn:978-3-16-148410-0	ISBN	Международные стандартные номера книг как единые названия ресурсов
Международный артикул (EAN)	ГС1	978-3-16-148410-0	978	Книжная страна
Международный стандартный номер книги (ISBN)	Международное агентство ISBN	3-16-148410-Х	3	Немецкоязычные страны
Код немецкого издателя	Агентство по стандартам книжного рынка	3-16-148410-Х	16	Мор Зибек

Пространство имен и область действия

Имя пространства имен может обеспечивать контекст ( область действия в информатике) для имени, и эти термины иногда используются как взаимозаменяемые. Однако контекст имени может также зависеть от других факторов, таких как место, где оно встречается, или синтаксис имени.

Примеры систем именования с локальной и глобальной областью действия, с пространствами имен и без них.

	Без пространства имен	С пространством имен
Локальная область действия	Номерной знак транспортного средства	Стандарт иерархии файловой системы
Глобальная область действия	Универсальный уникальный идентификатор	Система доменных имен

В языках программирования

Для многих языков программирования пространство имен является контекстом для их идентификаторов . В операционной системе примером пространства имен является каталог. Каждое имя в каталоге однозначно идентифицирует один файл или подкаталог.

Как правило, имена в пространстве имен не могут иметь более одного значения; то есть разные значения не могут использовать одно и то же имя в одном пространстве имен. Пространство имен также называется контекстом , поскольку одно и то же имя в разных пространствах имен может иметь разные значения, каждое из которых соответствует своему пространству имен.

Ниже приведены другие характеристики пространств имен:

• Имена в пространстве имен могут представлять объекты, а также концепции , будь то пространство имен — естественный или этнический язык , искусственный язык , техническая терминология профессии, диалект , социолект или искусственный язык (например, язык программирования ).
• В языке программирования Java идентификаторы, которые появляются в пространствах имен, имеют короткое (локальное) имя и уникальное длинное «полное» имя для использования вне пространства имен.
• Некоторые компиляторы (для таких языков, как C++ ) объединяют пространства имен и имена для внутреннего использования в компиляторе в процессе, называемом искажением имен .

Помимо технического использования абстрактного языка, как описано выше, в некоторых языках есть определенное ключевое слово, используемое, помимо прочего, для явного управления пространством имен. Ниже приведен пример пространства имен в C++:

#include <iostream>

// This is how one brings a name into the current scope.  In this case, it's
// bringing them into global scope.
using std::cout;
using std::endl;

namespace box1 {
    int box_side = 4;
}

namespace box2 {
    int box_side = 12;
}

int main() {
    int box_side = 42;
    cout << box1::box_side << endl;  // Outputs 4.
    cout << box2::box_side << endl;  // Outputs 12.
    cout << box_side << endl;  // Outputs 42.
}

Соображения информатики

Пространство имен в информатике (иногда также называемое областью имен ) — это абстрактный контейнер или среда, созданная для хранения логической группировки уникальных идентификаторов или символов (т. е. имен). Идентификатор, определенный в пространстве имен, связан только с этим пространством имен. Один и тот же идентификатор может быть независимо определен в нескольких пространствах имен. То есть идентификатор, определенный в одном пространстве имен, может иметь или не иметь то же значение, что и тот же идентификатор, определенный в другом пространстве имен. Языки, поддерживающие пространства имен, определяют правила, определяющие, к какому пространству имен принадлежит идентификатор (а не его определение).

Эту концепцию можно проиллюстрировать аналогией. Представьте себе, что две компании, X и Y, присваивают своим сотрудникам идентификационные номера. У X не должно быть двух сотрудников с одинаковым идентификационным номером, как и у Y; однако использование одного и того же идентификационного номера в обеих компаниях не является проблемой. Например, если Билл работает в компании X, а Джейн работает в компании Y, то для каждого из них не проблема быть сотрудником № 123. В этой аналогии идентификационный номер является идентификатором, а компания служит пространством имен. Это не вызывает проблем, если один и тот же идентификатор идентифицирует разных людей в каждом пространстве имен.

В больших компьютерных программах или документах обычно используются сотни или тысячи идентификаторов. Пространства имен (или аналогичный метод, см. Эмуляция пространств имен ) предоставляют механизм сокрытия локальных идентификаторов. Они предоставляют средства группировки логически связанных идентификаторов в соответствующие пространства имен, тем самым делая систему более модульной .

Устройства хранения данных и многие современные языки программирования поддерживают пространства имен. Устройства хранения используют каталоги (или папки) в качестве пространств имен. Это позволяет хранить на устройстве два файла с одинаковым именем, если они хранятся в разных каталогах. В некоторых языках программирования (например, C++ , Python ) идентификаторы, именующие пространства имен, сами связаны с включающим пространством имен. Таким образом, в этих языках пространства имен могут вкладываться, образуя дерево пространств имен . В корне этого дерева находится безымянное глобальное пространство имен .

Использование на обычных языках

С

можно использовать анонимные структуры в качестве пространств имен, В C начиная с C99 .

// helper.c
static int _add(int a, int b) {
    return a + b;
}

const struct {
    double pi;
    int (*add) (int, int);
} helper = { 3.14, _add };

// helper.h
const struct {
    double pi;
    int (*add) (int, int);
} helper;

// main.c
#include <stdio.h>
#include "helper.h"

int main(){
    printf("3 + 2 = %d\n", helper.add(3, 2));
    printf("pi is %f\n", helper.pi);
}

С++

В C++ пространство имен определяется блоком пространства имен.

namespace abc {
    int bar;
}

Внутри этого блока идентификаторы могут использоваться точно так, как они объявлены. За пределами этого блока спецификатор пространства имен должен иметь префикс. Например, за пределами namespace abc, bar должно быть написано abc::bar для доступа. В C++ есть еще одна конструкция, которая делает это многословие ненужным. Добавив строку

using namespace abc;

к фрагменту кода, префиксу abc:: больше не нужен.

Идентификаторы, которые не объявлены явно в пространстве имен, считаются находящимися в глобальном пространстве имен.

int foo;

Эти идентификаторы можно использовать точно так, как они объявлены, или, поскольку глобальное пространство имен не имеет имени, спецификатор пространства имен :: может иметь префикс. Например, foo также можно написать ::foo.

Разрешение пространства имен в C++ является иерархическим. Это означает, что внутри гипотетического пространства имен food::soup, идентификатор chicken относится к food::soup::chicken. Если food::soup::chicken не существует, тогда он относится к food::chicken. Если ни один food::soup::chicken ни food::chicken существовать, chicken относится к ::chicken, идентификатор в глобальном пространстве имен.

Пространства имен в C++ чаще всего используются во избежание конфликтов имен . Хотя пространства имен широко используются в последнем коде C++, в большинстве старых кодов эта возможность не используется, поскольку ее не существовало в ранних версиях языка. Например, вся стандартная библиотека C++ определена внутри namespace std, но до стандартизации многие компоненты изначально находились в глобальном пространстве имен. Программист может вставить using директива для обхода требований разрешения пространства имен и обеспечения обратной совместимости со старым кодом, который ожидает, что все идентификаторы будут находиться в глобальном пространстве имен. Однако использование using Директива по причинам, отличным от обратной совместимости (например, удобство), считается противоречащей хорошей практике написания кода.

Ява

В Java идея пространства имен воплощена в Java-пакетах . Весь код принадлежит пакету, хотя этот пакет не обязательно должен иметь явное имя. Доступ к коду из других пакетов осуществляется путем добавления имени пакета перед соответствующим идентификатором, например class String в package java.lang можно назвать java.lang.String (это известно как полное имя класса ). Как и C++, Java предлагает конструкцию, благодаря которой нет необходимости вводить имя пакета ( import). Однако некоторые функции (например, отражение ) требуют от программиста использования полного имени.

В отличие от C++, пространства имен в Java не являются иерархическими с точки зрения синтаксиса языка. Однако пакеты именуются иерархически. Например, все пакеты, начинающиеся с java являются частью платформы Java — пакета java.lang содержит классы, основные для языка, и java.lang.reflect содержит основные классы, специально относящиеся к отражению.

В Java (а также Ada , C# и других) пространства имен/пакеты выражают семантические категории кода. Например, в C# namespace System содержит код, предоставляемый системой ( .NET Framework ). Насколько специфичны эти категории и насколько глубоки их иерархии, различаются от языка к языку.

функций и классов Области можно рассматривать как неявные пространства имен, которые неразрывно связаны с видимостью, доступностью и временем жизни объекта .

С#

Пространства имен широко используются в языке C#. Все классы .NET Framework организованы в пространства имен, чтобы их можно было использовать более четко и избежать хаоса. Более того, пользовательские пространства имен широко используются программистами как для организации своей работы, так и для предотвращения конфликтов имен . При ссылке на класс следует указать либо его полное имя, что означает пространство имен, за которым следует имя класса,

System.Console.WriteLine("Hello World!");
int i = System.Convert.ToInt32("123");

или добавьте оператор использования . Это устраняет необходимость указывать полное имя всех классов в этом пространстве имен.

using System;

Console.WriteLine("Hello World!");
int i = Convert.ToInt32("123");

В приведенных выше примерах System — это пространство имен, а Console и Convert — это классы, определенные в System .

Питон

В Python пространства имен определяются отдельными модулями, а поскольку модули могут содержаться в иерархических пакетах, пространства имен также являются иерархическими. Обычно, когда модуль импортируется, имена, определенные в модуле, определяются через пространство имен этого модуля, и доступ к ним из вызывающих модулей осуществляется с использованием полного имени.

# assume modulea defines two functions : func1() and func2() and one class : Class1
import Modulea

Modulea.func1()
Modulea.func2()
a = Modulea.Class1()

The from ... import ... Оператор можно использовать для вставки соответствующих имен непосредственно в пространство имен вызывающего модуля, и к этим именам можно получить доступ из вызывающего модуля без уточненного имени:

# assume Modulea defines two functions : func1() and func2() and one class : Class1
from Modulea import func1

func1()
func2() # this will fail as an undefined name, as will the full name Modulea.func2()
a = Class1() # this will fail as an undefined name, as will the full name Modulea.Class1()

Поскольку при этом имена импортируются напрямую (без уточнений), существующие имена могут быть перезаписаны без каких-либо предупреждений.

Особой формой заявления является from ... import * который импортирует все имена, определенные в именованном пакете, непосредственно в пространство имен вызывающего модуля. Использование этой формы импорта, хотя и поддерживается в языке, обычно не рекомендуется, поскольку оно загрязняет пространство имен вызывающего модуля и приводит к перезаписи уже определенных имен в случае конфликта имен.

Python также поддерживает import x as y как способ предоставления псевдонима или альтернативного имени для использования вызывающим модулем:

import numpy as np

a = np.arange(1000)

пространство имен XML

Основная статья: пространство имен XML

В XML спецификация пространства имен XML позволяет именам элементов и атрибутов в документе XML быть уникальными, аналогично роли пространств имен в языках программирования. Используя пространства имен XML, документы XML могут содержать имена элементов или атрибутов из более чем одного словаря XML.

PHP

Пространства имен были введены в PHP начиная с версии 5.3. Можно избежать конфликта имен классов, функций и переменных. В PHP пространство имен определяется блоком пространства имен.

# File phpstar/foobar.php

namespace phpstar;

class FooBar
{
    public function foo(): void
    {
        echo 'Hello world, from function foo';
    }

    public function bar(): void
    {
        echo 'Hello world, from function bar';
    }
}

Мы можем ссылаться на пространство имен PHP следующими способами:

# File index.php

# Include the file
include "phpstar/foobar.php";

# Option 1: directly prefix the class name with the namespace
$obj_foobar = new \phpstar\FooBar();

# Option 2: import the namespace
use phpstar\FooBar;
$obj_foobar = new FooBar();

# Option 2a: import & alias the namespace
use phpstar\FooBar as FB;
$obj_foobar = new FB();

# Access the properties and methods with regular way
$obj_foobar->foo();
$obj_foobar->bar();

Эмуляция пространств имен

В языках программирования, в которых отсутствует языковая поддержка пространств имен, пространства имен можно в некоторой степени эмулировать с помощью соглашения об именовании идентификаторов . Например, библиотеки C , такие как libpng, часто используют фиксированный префикс для всех функций и переменных, которые являются частью их открытого интерфейса. Libpng предоставляет такие идентификаторы, как:

png_create_write_struct
png_get_signature
png_read_row
png_set_invalid

Это соглашение об именах обеспечивает разумную гарантию того, что идентификаторы уникальны и, следовательно, могут использоваться в более крупных программах без конфликтов имен . Аналогично, многие пакеты, изначально написанные на Фортране (например, BLAS , LAPACK ), резервируют первые несколько букв имени функции, чтобы указать, к какой группе она принадлежит.

Эта технология имеет ряд недостатков:

• Он плохо масштабируется во вложенных пространствах имен; идентификаторы становятся слишком длинными, поскольку все виды использования идентификаторов должны полностью соответствовать пространству имен .
• Отдельные лица или организации могут использовать противоречивые соглашения об именах, что потенциально может привести к нежелательной путанице.
• Составные или «основанные на запросах» операции над группами идентификаторов, основанные на пространствах имен, в которых они объявлены, становятся громоздкими или невозможными.
• В языках с ограниченной длиной идентификатора использование префиксов ограничивает количество символов, которые можно использовать для идентификации того, что делает функция. Это особая проблема для пакетов, изначально написанных на FORTRAN 77 , который предлагал только 6 символов на идентификатор. Например, имя BLAS функции DGEMM указывает, что она работает с числами двойной точности («D») и общими матрицами («GE»), и только последние два символа показывают, что она на самом деле делает: умножение матрицы на матрицу («MM»).

Есть несколько преимуществ:

• Для поиска имен в файлах исходного кода не требуется никаких специальных программных инструментов. Достаточно простой программы, такой как grep .
• Конфликтов имен пространств имен нет.
• Нет необходимости в искажении имен и, следовательно, нет потенциальных проблем несовместимости.

См. также

• 11-значный пункта доставки почтовый индекс
• Биномиальная номенклатура (род-вид в биологии )
• Химическая номенклатура
• Десятичная классификация Дьюи
• Идентификатор цифрового объекта
• Система доменных имен
• Четвертая стена
• Идентичность (объектно-ориентированное программирование)
• Классификация Библиотеки Конгресса
• Звездные каталоги и соглашения об астрономических названиях
• Нарушение уровня абстракции
• пространство имен XML
• Поиск имени в зависимости от аргумента