[C++] enum 以及 enum class 简单用法

C语言风格枚举类型 enum

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这是一个enum类型

enum LogType {
	OK,
	Info,
	Error
};

可以像这样指定enum的基础类型（默认类型是int），用英文来说就是underlying type

enum LogType : unsigned int {
	OK,
	Info,
	Error
};

继续升级，指定每个枚举元素具体的值

enum LogType : unsigned int {
	OK = 0x00,
	Info = 0x01,
	Error = 0x02
};

经典位掩码，即Bitmask写法

enum WindowFlags : unsigned int {
    None = 0x0000,
    NoMove = 0x0001,
    NoResize = 0x0002,
    NoSavedSettings = 0x0004
};
auto MySettings = NoMove | NoResize;

但是enum本质上其实是无范围枚举，即unscoped enumeration，很容易就会发现命名冲突问题

enum LogType {
	OK,
	Info,
	Error
}; // OK

enum StatusCode {
    OK,
    Forbidden
}; // OK?

auto res = LogType::OK; // Compiler doesn't know which OK to use even using :: to specify

想要解决这个问题并不难，我们可以外面套一层struct或者class

struct LogType {
    enum {
        OK,
        Info,
        Error
    };
};

class StatusCode {
    enum {
        OK,
        Forbidden
    };
};

auto res = LogType::OK; // OK!

但是这样似乎不太优雅，尤其是我们想将enum作为函数返回值的时候

struct StatusCode {
    enum {
        OK,
        Forbidden
    };
};

StatusCode foobar() {
    return StatusCode::OK; // Hey, don't do this!
};

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C++风格枚举类型 enum class

为了解决以上种种问题，C++引入了enum class，这是一种范围枚举，即scoped enumeration，不存在命名冲突
用法和enum相似，无非就是在后面添加了一个struct或者class（等效）

enum struct LogType {
    OK,
    Info,
    Error
};

enum class StatusCode {
    OK,
    Forbidden
};

我们也可以像enum一样把enum class类型作为函数返回值（可以把它看作是一个类）

enum class StatusCode {
    OK,
    Forbidden
};

StatusCode foobar() {
    return StatusCode::OK;
};

值得注意的是，enum class并不支持隐式类型转换，即implicit type conversion
因此，enum class也并不能像enum那样直接进行位运算

enum class WindowFlags : unsigned int {
    None = 0x0000,
    NoMove = 0x0001,
    NoResize = 0x0002,
    NoSavedSettings = 0x0004
};

WindowFlags foobar() {
    return WindowFlags::None;
};

if (!foobar())
	exit(EXIT_FAILURE); // g++: expression must have bool type (or be convertible to bool)

auto MySettings = NoMove | NoResize; // g++: no operator "|" matches these operands

auto MySettings = static_cast<WindowFlags> (
    static_cast<unsigned int> (WindowFlags::NoMove) | static_cast<unsigned int> (WindowFlags::NoResize)); // OK

显示类型转换，即explicit type conversion似乎过于臃肿，但是我们可以重载一下enum class相关的operator，以下模板放在我们的enum class的命名空间内即可（具体细节此处不赘述，请自行查阅std::enable_if_t, std::is_enum_v)

template <typename enum_type, typename cast_type = std::size_t>
constexpr std::enable_if_t<std::is_enum_v<enum_type>, enum_type> operator& (enum_type x, enum_type y) {
    return static_cast<enum_type>
        (static_cast<cast_type> (x) & static_cast<cast_type> (y));
}

template <typename enum_type, typename cast_type = std::size_t>
constexpr std::enable_if_t<std::is_enum_v<enum_type>, enum_type> operator| (enum_type x, enum_type y) {
    return static_cast<enum_type>
        (static_cast<cast_type> (x) | static_cast<cast_type> (y));
}

template <typename enum_type, typename cast_type = std::size_t>
constexpr std::enable_if_t<std::is_enum_v<enum_type>, enum_type> operator^ (enum_type x, enum_type y) {
    return static_cast<enum_type>
        (static_cast<cast_type> (x) ^ static_cast<cast_type> (y));
}

template <typename enum_type, typename cast_type = std::size_t>
constexpr std::enable_if_t<std::is_enum_v<enum_type>, enum_type> operator~ (enum_type x) {
    return static_cast <enum_type> 
        (~static_cast<cast_type> (x));
}

template <typename enum_type, typename cast_type = std::size_t>
constexpr std::enable_if_t<std::is_enum_v<enum_type>, enum_type> operator&= (enum_type &x, enum_type y) {
    x = x & y;
    return x;
}

template <typename enum_type, typename cast_type = std::size_t>
constexpr std::enable_if_t<std::is_enum_v<enum_type>, enum_type> operator|= (enum_type &x, enum_type y) {
    x = x | y;
    return x;
}

template <typename enum_type, typename cast_type = std::size_t>
constexpr std::enable_if_t<std::is_enum_v<enum_type>, enum_type> operator^= (enum_type &x, enum_type y) {
    x = x ^ y;
    return x;
}

enum class严格意义上来说并不是一个常规意义上的class，所以无法通过重载自动转换为bool类型，但是我们可以手写一个any函数来判断位掩码

template <typename enum_type, typename cast_type = std::size_t>
constexpr std::enable_if_t<std::is_enum_v<enum_type>, bool> any(enum_type x) {
    return static_cast<cast_type> (x) == 0;
};

简单样例（已载入上述模板）

enum class WindowFlags : unsigned int {
    None = 0x0000,
    NoMove = 0x0001,
    NoResize = 0x0002,
    NoSavedSettings = 0x0004
};

auto MySettings = WindowFlags::NoMove | WindowFlags::NoResize;

if (any(MySettings)) { // To check if any flags are set
	/* do something */
}

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参考链接

cppreference.com