C++11 强类型enum

Posted 2022-12-13 OshynSong

旧式enum问题

容易被隐式转换成int

默认情况下enum的每一项都有一个整数对应，可以显式指定或者从前一个自增得到。
旧式enum的类型限制是：

1. 禁止不同枚举体之间的赋值
2. 禁止整形向枚举体的隐式转换等

但是，当使用enum作为函数参数或者返回值时，如果此时参数类型或者返回值类型为int类型，是都可以隐式转换为int类型的。

无法指定底层所使用的数据类型

对于enum底层的实现，也就是underlying type，由于无法由程序代码指定，因此不同编译器会有各自不同的实现，这使得跨平台困难，特别是需要进行底层数据传输时计算尺寸时是不可估计的，特别是当我们需要内存对齐和填充处理的时候。

enum Version  Ver1 = 1, Ver2, Ver3 ;

struct S
    S(Version ver)  this->Ver = ver; 
    Version Ver;
    //...
;

由于不知道Version成员变量的具体实现，长度不可估计，无法进行内存对齐规划。
另外对于下面的代码会带来不同编译器底层实现不同导致的问题：

enum Num num1 = 1, num2 = 2, numn = 0xFFFFFF00U ;

显式指定numn = 0xFFFFFF00U为无符号数，但不同编译器底层采取的类型不同，可能会解释为有符号数，也可能被截断。

没有严格的scope界限

enum并没有将成员名称的作用域限制，一旦定义就是全局可见的，因此下面的代码是不能通过编译的：

enum answer  wrong, right ;
enum size  left, right 

由于两个enum同时使用了right这个名称，而且他们都是全局可见的，因此不能通过编译。如果要解决上述问题，必须将他们分别放在不同的命名空间中，然后使用::运算符区分：

namespace answer 
    enum  wrong, right;

namespace size 
    enum  left, right;

强类型enum

新版enum解决了上述所有问题。

enum [class|struct| ] [identifier] [: enum_base]

    member1,
    member2,
    ...
;

上述语法增加，可以使用class或者struct或者不使用三种方式定义，标示符也可以不使用，然后可以显式指定enum_base，用来指定底层实现的类型。enum的成员被作为常量使用，与常量的功能等价。

定义方式中，enum struct、enum class解决了旧式enum的问题，而仅仅使用enum定义时，就退化为旧式enum。这样既兼容了旧式enum，又提供新方法解决了旧式的问题。

作用域

仅使用enum定义时与旧式一样，不具有作用域限制，是全局可见的。
使用enum class或enum struct定义时只在定义内部可见。要通过域运算符访问，不可以直接通过枚举体成员名来访问。不同enum的同名成员不会产生冲突。

enum class colorA red, blue;
enum class cloloB red = 2, blue;

cout << colorA::red << endl;
cout << colorB::red << endl;

类型转换

仅使用enum定义时与旧式一样，会进行隐式转换。
enum class或enum struct与整形不能进行隐式转换，但是可以进行强制转换：

enum class color  red, green, yellow;

//强制转换
int res(static_cast<int>(color::red));
color col(static_cast<color>(1));

底层类型

每种枚举都具有底层数据类型，通过enum_base来指定。对于指定了数据类型的枚举体，他的数据类型为指定的数据类型。如果没有指定底层数据类型，按照如下标准进行：

• 对于enum class和enum struct来说，他的底层数据类型是int。
• 对于enum来说，他的底层数据类型根据编译器而不同。
• 如果有使用数据初始化，那么他的数据类型与用来初始化的数据的类型相同。

std命名空间提供了underlying_type来获取底层类型：

template <typename Enum>
auto as_integer(Enum const value)
-> typename std::underlying_type<Enum>::type

return static_cast<typename std::underlying_type<Enum>::type>(value);

如果该枚举体没有指定的底层数据类型，而且该枚举体的成员为空，那么这个枚举体相当于只有一个成员0。