在c#中，通过[flags]属性将枚举视为标志，但在c++中实现这一点的最佳方法是什么?
例如，我想写:
enum AnimalFlags
{
HasClaws = 1,
CanFly =2,
EatsFish = 4,
Endangered = 8
};
seahawk.flags = CanFly | EatsFish | Endangered;
然而，我得到编译器错误关于int/enum转换。除了生硬的角色转换，还有更好的表达方式吗?最好，我不想依赖第三方库(如boost或Qt)的构造。
编辑:如答案中所示，我可以通过声明seahawk来避免编译器错误。标记为int。但是，我希望有某种机制来执行类型安全，这样就不能编写seahawk了。flags = HasMaximizeButton。
海鹰是什么类型的?标志变量?
在标准c++中，枚举不是类型安全的。它们是有效的整数。
AnimalFlags不应该是变量的类型。你的变量应该是int，错误就会消失。
不需要像其他人建议的那样输入十六进制值。这没什么区别。
enum值默认为int类型。所以你当然可以将它们按位或组合在一起并将结果存储在int类型中。
枚举类型是int的一个受限子集，其值是它的枚举值之一。因此，当您在该范围之外创建一些新值时，如果不将其强制转换为枚举类型的变量，则不能将其赋值。
如果愿意，还可以更改枚举值类型，但这个问题没有意义。
编辑:发帖者说他们关心类型安全，他们不想要一个不应该存在于int类型中的值。
但是在AnimalFlags类型的变量中放置一个超出AnimalFlags范围的值是类型不安全的。
有一种安全的方法来检查超出范围的值，尽管是在int类型内…
int iFlags = HasClaws | CanFly;
//InvalidAnimalFlagMaxValue-1 gives you a value of all the bits
// smaller than itself set to 1
//This check makes sure that no other bits are set.
assert(iFlags & ~(InvalidAnimalFlagMaxValue-1) == 0);
enum AnimalFlags {
HasClaws = 1,
CanFly =2,
EatsFish = 4,
Endangered = 8,
// put new enum values above here
InvalidAnimalFlagMaxValue = 16
};
上面所述并不能阻止您从值为1、2、4或8的不同enum中放置无效标志。
如果你想要绝对的类型安全，那么你可以简单地创建一个std::set并将每个标志存储在里面。它没有空间效率，但它是类型安全的，并为您提供了与bitflag int相同的功能。
c++ 0x注意:强类型枚举
在c++ 0x中，您终于可以拥有类型安全的enum值....
enum class AnimalFlags {
CanFly = 2,
HasClaws = 4
};
if(CanFly == 2) { }//Compiling error
如上(启)或做以下。实际上枚举是“枚举”，你想做的是有一个集合，因此你应该使用stl::set
enum AnimalFlags
{
HasClaws = 1,
CanFly =2,
EatsFish = 4,
Endangered = 8
};
int main(void)
{
AnimalFlags seahawk;
//seahawk= CanFly | EatsFish | Endangered;
seahawk= static_cast<AnimalFlags>(CanFly | EatsFish | Endangered);
}
“正确”的方法是为枚举定义位操作符，如下所示:
enum AnimalFlags
{
HasClaws = 1,
CanFly = 2,
EatsFish = 4,
Endangered = 8
};
inline AnimalFlags operator|(AnimalFlags a, AnimalFlags b)
{
return static_cast<AnimalFlags>(static_cast<int>(a) | static_cast<int>(b));
}
等等，其余的位操作符。如果枚举范围超过int range，则根据需要修改。
最简单的方法如下所示，使用标准库类bitset。
为了以一种类型安全的方式模拟c#特性，您必须编写一个模板包装器来封装bitset，将int参数替换为模板的类型参数枚举。喜欢的东西:
template <class T, int N>
class FlagSet
{
bitset<N> bits;
FlagSet(T enumVal)
{
bits.set(enumVal);
}
// etc.
};
enum MyFlags
{
FLAG_ONE,
FLAG_TWO
};
FlagSet<MyFlags, 2> myFlag;
如果你的编译器还不支持强类型枚举，你可以参考c++源代码中的下面这篇文章:
来自摘要:
本文提出了一种解决比特操作约束问题的方法 只允许安全和合法的操作，并将所有无效的位操作转换为 编译时错误。最重要的是，位操作的语法保持不变， 使用比特的代码不需要修改，除非可能修改 修复尚未检测到的错误。
注意(也有点离题):另一种制作唯一标志的方法可以使用位移位。我自己觉得这更容易理解。
enum Flags
{
A = 1 << 0, // binary 0001
B = 1 << 1, // binary 0010
C = 1 << 2, // binary 0100
D = 1 << 3 // binary 1000
};
它可以保存不超过int的值，也就是说，大多数情况下，32个标志清楚地反映在移位量中。
注意，如果你在Windows环境中工作，在winnt.h中定义了一个DEFINE_ENUM_FLAG_OPERATORS宏来为你做这项工作。在这种情况下，你可以这样做:
enum AnimalFlags
{
HasClaws = 1,
CanFly =2,
EatsFish = 4,
Endangered = 8
};
DEFINE_ENUM_FLAG_OPERATORS(AnimalFlags)
seahawk.flags = CanFly | EatsFish | Endangered;
对于像我这样的懒人来说，下面是复制粘贴的模板解决方案:
template<class T> inline T operator~ (T a) { return (T)~(int)a; }
template<class T> inline T operator| (T a, T b) { return (T)((int)a | (int)b); }
template<class T> inline T operator& (T a, T b) { return (T)((int)a & (int)b); }
template<class T> inline T operator^ (T a, T b) { return (T)((int)a ^ (int)b); }
template<class T> inline T& operator|= (T& a, T b) { return (T&)((int&)a |= (int)b); }
template<class T> inline T& operator&= (T& a, T b) { return (T&)((int&)a &= (int)b); }
template<class T> inline T& operator^= (T& a, T b) { return (T&)((int&)a ^= (int)b); }
你混淆了对象和对象的集合。具体来说，您混淆了二进制标志和二进制标志集。正确的解决方案应该是这样的:
// These are individual flags
enum AnimalFlag // Flag, not Flags
{
HasClaws = 0,
CanFly,
EatsFish,
Endangered
};
class AnimalFlagSet
{
int m_Flags;
public:
AnimalFlagSet() : m_Flags(0) { }
void Set( AnimalFlag flag ) { m_Flags |= (1 << flag); }
void Clear( AnimalFlag flag ) { m_Flags &= ~ (1 << flag); }
bool Get( AnimalFlag flag ) const { return (m_Flags >> flag) & 1; }
};
下面是我的解决方案，不需要任何一堆重载或强制转换:
namespace EFoobar
{
enum
{
FB_A = 0x1,
FB_B = 0x2,
FB_C = 0x4,
};
typedef long Flags;
}
void Foobar(EFoobar::Flags flags)
{
if (flags & EFoobar::FB_A)
// do sth
;
if (flags & EFoobar::FB_B)
// do sth
;
}
void ExampleUsage()
{
Foobar(EFoobar::FB_A | EFoobar::FB_B);
EFoobar::Flags otherflags = 0;
otherflags|= EFoobar::FB_B;
otherflags&= ~EFoobar::FB_B;
Foobar(otherflags);
}
我认为这是可以的，因为我们无论如何都会识别(非强类型)枚举和整数。
只是作为一个(较长的)边注，如果你
要使用强类型枚举和 不需要重一点摆弄你的旗帜 性能不是问题
我会想到这个:
#include <set>
enum class EFoobarFlags
{
FB_A = 1,
FB_B,
FB_C,
};
void Foobar(const std::set<EFoobarFlags>& flags)
{
if (flags.find(EFoobarFlags::FB_A) != flags.end())
// do sth
;
if (flags.find(EFoobarFlags::FB_B) != flags.end())
// do sth
;
}
void ExampleUsage()
{
Foobar({EFoobarFlags::FB_A, EFoobarFlags::FB_B});
std::set<EFoobarFlags> otherflags{};
otherflags.insert(EFoobarFlags::FB_B);
otherflags.erase(EFoobarFlags::FB_B);
Foobar(otherflags);
}
使用c++ 11初始化列表和枚举类。
我发现自己也在问同样的问题，并提出了一个基于c++ 11的通用解决方案，类似于soru的方案:
template <typename TENUM>
class FlagSet {
private:
using TUNDER = typename std::underlying_type<TENUM>::type;
std::bitset<std::numeric_limits<TUNDER>::max()> m_flags;
public:
FlagSet() = default;
template <typename... ARGS>
FlagSet(TENUM f, ARGS... args) : FlagSet(args...)
{
set(f);
}
FlagSet& set(TENUM f)
{
m_flags.set(static_cast<TUNDER>(f));
return *this;
}
bool test(TENUM f)
{
return m_flags.test(static_cast<TUNDER>(f));
}
FlagSet& operator|=(TENUM f)
{
return set(f);
}
};
界面可以根据口味进行改进。那么它可以这样使用:
FlagSet<Flags> flags{Flags::FLAG_A, Flags::FLAG_C};
flags |= Flags::FLAG_D;
我认为目前接受的答案是eidolon太危险了。编译器的优化器可能会对枚举中可能的值进行假设，您可能会得到带有无效值的垃圾。通常没有人想在标记枚举中定义所有可能的排列。
正如Brian R. Bondy在下面所说的，如果你正在使用c++ 11(每个人都应该这样做，它很好)，你现在可以用枚举类更容易地做到这一点:
enum class ObjectType : uint32_t
{
ANIMAL = (1 << 0),
VEGETABLE = (1 << 1),
MINERAL = (1 << 2)
};
constexpr enum ObjectType operator |( const enum ObjectType selfValue, const enum ObjectType inValue )
{
return (enum ObjectType)(uint32_t(selfValue) | uint32_t(inValue));
}
// ... add more operators here.
这通过为枚举指定类型来确保一个稳定的大小和值范围，通过使用枚举类来抑制枚举自动向下转换为int等，并使用constexpr来确保操作符的代码得到内联，从而与常规数字一样快。
对于那些受困于11年前c++方言的人来说
如果我被一个不支持c++ 11的编译器困住了，我会在一个类中包装一个int类型，然后只允许使用位操作符和该enum的类型来设置它的值:
template<class ENUM,class UNDERLYING=typename std::underlying_type<ENUM>::type>
class SafeEnum
{
public:
SafeEnum() : mFlags(0) {}
SafeEnum( ENUM singleFlag ) : mFlags(singleFlag) {}
SafeEnum( const SafeEnum& original ) : mFlags(original.mFlags) {}
SafeEnum& operator |=( ENUM addValue ) { mFlags |= addValue; return *this; }
SafeEnum operator |( ENUM addValue ) { SafeEnum result(*this); result |= addValue; return result; }
SafeEnum& operator &=( ENUM maskValue ) { mFlags &= maskValue; return *this; }
SafeEnum operator &( ENUM maskValue ) { SafeEnum result(*this); result &= maskValue; return result; }
SafeEnum operator ~() { SafeEnum result(*this); result.mFlags = ~result.mFlags; return result; }
explicit operator bool() { return mFlags != 0; }
protected:
UNDERLYING mFlags;
};
你可以像定义普通的enum + typedef一样定义它:
enum TFlags_
{
EFlagsNone = 0,
EFlagOne = (1 << 0),
EFlagTwo = (1 << 1),
EFlagThree = (1 << 2),
EFlagFour = (1 << 3)
};
typedef SafeEnum<enum TFlags_> TFlags;
用法也类似:
TFlags myFlags;
myFlags |= EFlagTwo;
myFlags |= EFlagThree;
if( myFlags & EFlagTwo )
std::cout << "flag 2 is set" << std::endl;
if( (myFlags & EFlagFour) == EFlagsNone )
std::cout << "flag 4 is not set" << std::endl;
你也可以使用第二个模板参数覆盖二进制稳定enum的底层类型(如c++ 11的enum foo: type)，即typedef SafeEnum<enum TFlags_，uint8_t> TFlags;。
我用c++ 11的显式关键字标记了bool override操作符，以防止它导致int转换，因为这可能导致一组标志在写入时被折叠成0或1。如果你不能使用c++ 11，那就把这个重载去掉，并重写示例用法中的第一个条件为(myFlags & EFlagTwo) == EFlagTwo。
c++标准明确讨论了这一点，请参见“17.5.2.1.3位掩码类型”部分:
http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2012/n3485.pdf
给定这个“模板”，你会得到:
enum AnimalFlags : unsigned int
{
HasClaws = 1,
CanFly = 2,
EatsFish = 4,
Endangered = 8
};
constexpr AnimalFlags operator|(AnimalFlags X, AnimalFlags Y) {
return static_cast<AnimalFlags>(
static_cast<unsigned int>(X) | static_cast<unsigned int>(Y));
}
AnimalFlags& operator|=(AnimalFlags& X, AnimalFlags Y) {
X = X | Y; return X;
}
其他的运算符也一样。 还要注意“constexpr”，如果您希望编译器能够在编译时执行操作符，则需要使用它。
如果你正在使用c++ /CLI并且希望能够分配给ref类的enum成员，你需要使用跟踪引用:
AnimalFlags% operator|=(AnimalFlags% X, AnimalFlags Y) {
X = X | Y; return X;
}
注意:此示例不完整，请参见“17.5.2.1.3位掩码类型”小节获得完整的操作符集。
在我看来，到目前为止没有一个答案是理想的。理想的解决方案是:
支持==，!=，=，&，&=，|，|=和~运算符 意义(即a和b) 类型安全，即不允许分配非枚举值，如字面量或整数类型(枚举值的按位组合除外)，或允许将枚举变量分配给整数类型 允许使用if (a & b)… 不需要邪恶的宏，实现特定的功能或其他hack
到目前为止，大多数解都停留在第2点或第3点上。WebDancer在我看来是封闭的，但在第3点失败了，需要在每个枚举中重复。
我提出的解决方案是WebDancer的一个广义版本，也解决了第3点:
#include <cstdint>
#include <type_traits>
template<typename T, typename = typename std::enable_if<std::is_enum<T>::value, T>::type>
class auto_bool
{
T val_;
public:
constexpr auto_bool(T val) : val_(val) {}
constexpr operator T() const { return val_; }
constexpr explicit operator bool() const
{
return static_cast<std::underlying_type_t<T>>(val_) != 0;
}
};
template <typename T, typename = typename std::enable_if<std::is_enum<T>::value, T>::type>
constexpr auto_bool<T> operator&(T lhs, T rhs)
{
return static_cast<T>(
static_cast<typename std::underlying_type<T>::type>(lhs) &
static_cast<typename std::underlying_type<T>::type>(rhs));
}
template <typename T, typename = typename std::enable_if<std::is_enum<T>::value, T>::type>
constexpr T operator|(T lhs, T rhs)
{
return static_cast<T>(
static_cast<typename std::underlying_type<T>::type>(lhs) |
static_cast<typename std::underlying_type<T>::type>(rhs));
}
enum class AnimalFlags : uint8_t
{
HasClaws = 1,
CanFly = 2,
EatsFish = 4,
Endangered = 8
};
enum class PlantFlags : uint8_t
{
HasLeaves = 1,
HasFlowers = 2,
HasFruit = 4,
HasThorns = 8
};
int main()
{
AnimalFlags seahawk = AnimalFlags::CanFly; // Compiles, as expected
AnimalFlags lion = AnimalFlags::HasClaws; // Compiles, as expected
PlantFlags rose = PlantFlags::HasFlowers; // Compiles, as expected
// rose = 1; // Won't compile, as expected
if (seahawk != lion) {} // Compiles, as expected
// if (seahawk == rose) {} // Won't compile, as expected
// seahawk = PlantFlags::HasThorns; // Won't compile, as expected
seahawk = seahawk | AnimalFlags::EatsFish; // Compiles, as expected
lion = AnimalFlags::HasClaws | // Compiles, as expected
AnimalFlags::Endangered;
// int eagle = AnimalFlags::CanFly | // Won't compile, as expected
// AnimalFlags::HasClaws;
// int has_claws = seahawk & AnimalFlags::CanFly; // Won't compile, as expected
if (seahawk & AnimalFlags::CanFly) {} // Compiles, as expected
seahawk = seahawk & AnimalFlags::CanFly; // Compiles, as expected
return 0;
}
This creates overloads of the necessary operators but uses SFINAE to limit them to enumerated types. Note that in the interests of brevity I haven't defined all of the operators but the only one that is any different is the &. The operators are currently global (i.e. apply to all enumerated types) but this could be reduced either by placing the overloads in a namespace (what I do), or by adding additional SFINAE conditions (perhaps using particular underlying types, or specially created type aliases). The underlying_type_t is a C++14 feature but it seems to be well supported and is easy to emulate for C++11 with a simple template<typename T> using underlying_type_t = underlying_type<T>::type;
编辑:我纳入了弗拉基米尔·阿菲内洛建议的变化。用GCC 10、CLANG 13和Visual Studio 2022测试。
这里有一个位掩码的选项，如果你实际上不需要使用单个枚举值(例如，你不需要关闭它们)…如果你不担心保持二进制兼容性，即:你不关心你的位在哪里…你可能就是这样。此外，您最好不要过于关注范围和访问控制。嗯，枚举对于位域有一些不错的属性…不知道是否有人尝试过:)
struct AnimalProperties
{
bool HasClaws : 1;
bool CanFly : 1;
bool EatsFish : 1;
bool Endangered : 1;
};
union AnimalDescription
{
AnimalProperties Properties;
int Flags;
};
void TestUnionFlags()
{
AnimalDescription propertiesA;
propertiesA.Properties.CanFly = true;
AnimalDescription propertiesB = propertiesA;
propertiesB.Properties.EatsFish = true;
if( propertiesA.Flags == propertiesB.Flags )
{
cout << "Life is terrible :(";
}
else
{
cout << "Life is great!";
}
AnimalDescription propertiesC = propertiesA;
if( propertiesA.Flags == propertiesC.Flags )
{
cout << "Life is great!";
}
else
{
cout << "Life is terrible :(";
}
}
我们可以看到生命是伟大的，我们有离散的值，我们有一个漂亮的int到&和|到我们的心内容，它仍然有它的位的含义的上下文。一切都是一致的和可预测的……对我来说……只要我继续使用微软的vc++编译器w/ Update 3在Win10 x64上，不碰我的编译器标志:)
Even though everything is great... we have some context as to the meaning of flags now, since its in a union w/ the bitfield in the terrible real world where your program may be be responsible for more than a single discrete task you could still accidentally (quite easily) smash two flags fields of different unions together (say, AnimalProperties and ObjectProperties, since they're both ints), mixing up all yours bits, which is a horrible bug to trace down... and how I know many people on this post don't work with bitmasks very often, since building them is easy and maintaining them is hard.
class AnimalDefinition {
public:
static AnimalDefinition *GetAnimalDefinition( AnimalFlags flags ); //A little too obvious for my taste... NEXT!
static AnimalDefinition *GetAnimalDefinition( AnimalProperties properties ); //Oh I see how to use this! BORING, NEXT!
static AnimalDefinition *GetAnimalDefinition( int flags ); //hmm, wish I could see how to construct a valid "flags" int without CrossFingers+Ctrl+Shift+F("Animal*"). Maybe just hard-code 16 or something?
AnimalFlags animalFlags; //Well this is *way* too hard to break unintentionally, screw this!
int flags; //PERFECT! Nothing will ever go wrong here...
//wait, what values are used for this particular flags field? Is this AnimalFlags or ObjectFlags? Or is it RuntimePlatformFlags? Does it matter? Where's the documentation?
//Well luckily anyone in the code base and get confused and destroy the whole program! At least I don't need to static_cast anymore, phew!
private:
AnimalDescription m_description; //Oh I know what this is. All of the mystery and excitement of life has been stolen away :(
}
因此，然后你让你的联合声明私有，以防止直接访问“Flags”，并必须添加getter /setter和操作符重载，然后为所有这些做一个宏，你基本上回到你开始的地方，当你试图用Enum来做这件事。
不幸的是，如果你想要你的代码是可移植的，我不认为有任何方法可以A)保证位布局或B)在编译时确定位布局(这样你就可以跟踪它，至少纠正跨版本/平台等的变化) 带位字段的结构中的偏移量
在运行时，你可以玩一些技巧，设置字段和XORing标志，看看哪些位发生了变化，听起来对我来说很糟糕，尽管有一个100%一致的，平台独立的，完全确定的解决方案，即:ENUM。
TL;DR: Don't listen to the haters. C++ is not English. Just because the literal definition of an abbreviated keyword inherited from C might not fit your usage doesn't mean you shouldn't use it when the C and C++ definition of the keyword absolutely includes your use case. You can also use structs to model things other than structures, and classes for things other than school and social caste. You may use float for values which are grounded. You may use char for variables which are neither un-burnt nor a person in a novel, play, or movie. Any programmer who goes to the dictionary to determine the meaning of a keyword before the language spec is a... well I'll hold my tongue there.
如果你确实希望你的代码模仿口语，你最好使用Objective-C编写，顺便说一句，它也大量使用枚举作为位域。
我想详细说明Uliwitness的回答，为c++ 98修复他的代码，并使用Safe Bool习语，因为在c++ 11以下的c++版本中缺少std::underlying_type<>模板和显式关键字。
我还修改了它，使枚举值可以是连续的，而不需要任何显式的赋值，因此您可以有
enum AnimalFlags_
{
HasClaws,
CanFly,
EatsFish,
Endangered
};
typedef FlagsEnum<AnimalFlags_> AnimalFlags;
seahawk.flags = AnimalFlags() | CanFly | EatsFish | Endangered;
然后，您可以获得原始标志值
seahawk.flags.value();
这是代码。
template <typename EnumType, typename Underlying = int>
class FlagsEnum
{
typedef Underlying FlagsEnum::* RestrictedBool;
public:
FlagsEnum() : m_flags(Underlying()) {}
FlagsEnum(EnumType singleFlag):
m_flags(1 << singleFlag)
{}
FlagsEnum(const FlagsEnum& original):
m_flags(original.m_flags)
{}
FlagsEnum& operator |=(const FlagsEnum& f) {
m_flags |= f.m_flags;
return *this;
}
FlagsEnum& operator &=(const FlagsEnum& f) {
m_flags &= f.m_flags;
return *this;
}
friend FlagsEnum operator |(const FlagsEnum& f1, const FlagsEnum& f2) {
return FlagsEnum(f1) |= f2;
}
friend FlagsEnum operator &(const FlagsEnum& f1, const FlagsEnum& f2) {
return FlagsEnum(f1) &= f2;
}
FlagsEnum operator ~() const {
FlagsEnum result(*this);
result.m_flags = ~result.m_flags;
return result;
}
operator RestrictedBool() const {
return m_flags ? &FlagsEnum::m_flags : 0;
}
Underlying value() const {
return m_flags;
}
protected:
Underlying m_flags;
};
只有语法糖。没有额外的元数据。
namespace UserRole // grupy
{
constexpr uint8_t dea = 1;
constexpr uint8_t red = 2;
constexpr uint8_t stu = 4;
constexpr uint8_t kie = 8;
constexpr uint8_t adm = 16;
constexpr uint8_t mas = 32;
}
整型上的标记操作符就可以了。
也许像Objective-C的NS_OPTIONS。
#define ENUM(T1, T2) \
enum class T1 : T2; \
inline T1 operator~ (T1 a) { return (T1)~(int)a; } \
inline T1 operator| (T1 a, T1 b) { return static_cast<T1>((static_cast<T2>(a) | static_cast<T2>(b))); } \
inline T1 operator& (T1 a, T1 b) { return static_cast<T1>((static_cast<T2>(a) & static_cast<T2>(b))); } \
inline T1 operator^ (T1 a, T1 b) { return static_cast<T1>((static_cast<T2>(a) ^ static_cast<T2>(b))); } \
inline T1& operator|= (T1& a, T1 b) { return reinterpret_cast<T1&>((reinterpret_cast<T2&>(a) |= static_cast<T2>(b))); } \
inline T1& operator&= (T1& a, T1 b) { return reinterpret_cast<T1&>((reinterpret_cast<T2&>(a) &= static_cast<T2>(b))); } \
inline T1& operator^= (T1& a, T1 b) { return reinterpret_cast<T1&>((reinterpret_cast<T2&>(a) ^= static_cast<T2>(b))); } \
enum class T1 : T2
ENUM(Options, short) {
FIRST = 1 << 0,
SECOND = 1 << 1,
THIRD = 1 << 2,
FOURTH = 1 << 3
};
auto options = Options::FIRST | Options::SECOND;
options |= Options::THIRD;
if ((options & Options::SECOND) == Options::SECOND)
cout << "Contains second option." << endl;
if ((options & Options::THIRD) == Options::THIRD)
cout << "Contains third option." << endl;
return 0;
// Output:
// Contains second option.
// Contains third option.
目前还没有语言支持枚举标志，如果它将成为c++标准的一部分，元类可能会固有地添加这个特性。
我的解决方案是创建仅枚举实例化的模板函数，为枚举类使用其底层类型添加类型安全的按位操作支持:
文件:EnumClassBitwise.h
#pragma once
#ifndef _ENUM_CLASS_BITWISE_H_
#define _ENUM_CLASS_BITWISE_H_
#include <type_traits>
//unary ~operator
template <typename Enum, typename std::enable_if_t<std::is_enum<Enum>::value, int> = 0>
constexpr inline Enum& operator~ (Enum& val)
{
val = static_cast<Enum>(~static_cast<std::underlying_type_t<Enum>>(val));
return val;
}
// & operator
template <typename Enum, typename std::enable_if_t<std::is_enum<Enum>::value, int> = 0>
constexpr inline Enum operator& (Enum lhs, Enum rhs)
{
return static_cast<Enum>(static_cast<std::underlying_type_t<Enum>>(lhs) & static_cast<std::underlying_type_t<Enum>>(rhs));
}
// &= operator
template <typename Enum, typename std::enable_if_t<std::is_enum<Enum>::value, int> = 0>
constexpr inline Enum operator&= (Enum& lhs, Enum rhs)
{
lhs = static_cast<Enum>(static_cast<std::underlying_type_t<Enum>>(lhs) & static_cast<std::underlying_type_t<Enum>>(rhs));
return lhs;
}
//| operator
template <typename Enum, typename std::enable_if_t<std::is_enum<Enum>::value, int> = 0>
constexpr inline Enum operator| (Enum lhs, Enum rhs)
{
return static_cast<Enum>(static_cast<std::underlying_type_t<Enum>>(lhs) | static_cast<std::underlying_type_t<Enum>>(rhs));
}
//|= operator
template <typename Enum, typename std::enable_if_t<std::is_enum<Enum>::value, int> = 0>
constexpr inline Enum& operator|= (Enum& lhs, Enum rhs)
{
lhs = static_cast<Enum>(static_cast<std::underlying_type_t<Enum>>(lhs) | static_cast<std::underlying_type_t<Enum>>(rhs));
return lhs;
}
#endif // _ENUM_CLASS_BITWISE_H_
为了方便和减少错误，你可能想要包装你的枚举和整数的位标志操作:
文件:BitFlags.h
#pragma once
#ifndef _BIT_FLAGS_H_
#define _BIT_FLAGS_H_
#include "EnumClassBitwise.h"
template<typename T>
class BitFlags
{
public:
constexpr inline BitFlags() = default;
constexpr inline BitFlags(T value) { mValue = value; }
constexpr inline BitFlags operator| (T rhs) const { return mValue | rhs; }
constexpr inline BitFlags operator& (T rhs) const { return mValue & rhs; }
constexpr inline BitFlags operator~ () const { return ~mValue; }
constexpr inline operator T() const { return mValue; }
constexpr inline BitFlags& operator|=(T rhs) { mValue |= rhs; return *this; }
constexpr inline BitFlags& operator&=(T rhs) { mValue &= rhs; return *this; }
constexpr inline bool test(T rhs) const { return (mValue & rhs) == rhs; }
constexpr inline void set(T rhs) { mValue |= rhs; }
constexpr inline void clear(T rhs) { mValue &= ~rhs; }
private:
T mValue;
};
#endif //#define _BIT_FLAGS_H_
可能的用法:
#include <cstdint>
#include <BitFlags.h>
void main()
{
enum class Options : uint32_t
{
NoOption = 0 << 0
, Option1 = 1 << 0
, Option2 = 1 << 1
, Option3 = 1 << 2
, Option4 = 1 << 3
};
const uint32_t Option1 = 1 << 0;
const uint32_t Option2 = 1 << 1;
const uint32_t Option3 = 1 << 2;
const uint32_t Option4 = 1 << 3;
//Enum BitFlags
BitFlags<Options> optionsEnum(Options::NoOption);
optionsEnum.set(Options::Option1 | Options::Option3);
//Standard integer BitFlags
BitFlags<uint32_t> optionsUint32(0);
optionsUint32.set(Option1 | Option3);
return 0;
}
我使用以下宏:
#define ENUM_FLAG_OPERATORS(T) \
inline T operator~ (T a) { return static_cast<T>( ~static_cast<std::underlying_type<T>::type>(a) ); } \
inline T operator| (T a, T b) { return static_cast<T>( static_cast<std::underlying_type<T>::type>(a) | static_cast<std::underlying_type<T>::type>(b) ); } \
inline T operator& (T a, T b) { return static_cast<T>( static_cast<std::underlying_type<T>::type>(a) & static_cast<std::underlying_type<T>::type>(b) ); } \
inline T operator^ (T a, T b) { return static_cast<T>( static_cast<std::underlying_type<T>::type>(a) ^ static_cast<std::underlying_type<T>::type>(b) ); } \
inline T& operator|= (T& a, T b) { return reinterpret_cast<T&>( reinterpret_cast<std::underlying_type<T>::type&>(a) |= static_cast<std::underlying_type<T>::type>(b) ); } \
inline T& operator&= (T& a, T b) { return reinterpret_cast<T&>( reinterpret_cast<std::underlying_type<T>::type&>(a) &= static_cast<std::underlying_type<T>::type>(b) ); } \
inline T& operator^= (T& a, T b) { return reinterpret_cast<T&>( reinterpret_cast<std::underlying_type<T>::type&>(a) ^= static_cast<std::underlying_type<T>::type>(b) ); }
它类似于上面提到的那些，但有几个改进:
它是类型安全的(它不假设基础类型是int型) 它不需要手动指定底层类型(与@LunarEclipse的答案相反)
它需要包含type_traits:
#include <type_traits>
@Xaqq通过flag_set类提供了一种非常不错的类型安全的方式来使用枚举标志。
我在GitHub上发布了代码，使用方法如下:
#include "flag_set.hpp"
enum class AnimalFlags : uint8_t {
HAS_CLAWS,
CAN_FLY,
EATS_FISH,
ENDANGERED,
_
};
int main()
{
flag_set<AnimalFlags> seahawkFlags(AnimalFlags::HAS_CLAWS
| AnimalFlags::EATS_FISH
| AnimalFlags::ENDANGERED);
if (seahawkFlags & AnimalFlags::ENDANGERED)
cout << "Seahawk is endangered";
}
另一个宏解决方案，但与现有的答案不同，它没有使用reinterpret_cast(或C-cast)在enum&t和Int&之间进行强制转换，这在标准c++中是禁止的(参见本文)。
#define MAKE_FLAGS_ENUM(TEnum, TUnder) \
TEnum operator~ ( TEnum a ) { return static_cast<TEnum> (~static_cast<TUnder> (a) ); } \
TEnum operator| ( TEnum a, TEnum b ) { return static_cast<TEnum> ( static_cast<TUnder> (a) | static_cast<TUnder>(b) ); } \
TEnum operator& ( TEnum a, TEnum b ) { return static_cast<TEnum> ( static_cast<TUnder> (a) & static_cast<TUnder>(b) ); } \
TEnum operator^ ( TEnum a, TEnum b ) { return static_cast<TEnum> ( static_cast<TUnder> (a) ^ static_cast<TUnder>(b) ); } \
TEnum& operator|= ( TEnum& a, TEnum b ) { a = static_cast<TEnum>(static_cast<TUnder>(a) | static_cast<TUnder>(b) ); return a; } \
TEnum& operator&= ( TEnum& a, TEnum b ) { a = static_cast<TEnum>(static_cast<TUnder>(a) & static_cast<TUnder>(b) ); return a; } \
TEnum& operator^= ( TEnum& a, TEnum b ) { a = static_cast<TEnum>(static_cast<TUnder>(a) ^ static_cast<TUnder>(b) ); return a; }
失去reinterpret_cast意味着我们不能再依赖x |= y语法，但是通过将这些扩展为x = x | y形式，我们就不再需要它了。
注意:你可以使用std::underlying_type来获取TUnder，为了简洁，我没有包括它。
你可以像下面这样使用struct:
struct UiFlags2 {
static const int
FULLSCREEN = 0x00000004, //api 16
HIDE_NAVIGATION = 0x00000002, //api 14
LAYOUT_HIDE_NAVIGATION = 0x00000200, //api 16
LAYOUT_FULLSCREEN = 0x00000400, //api 16
LAYOUT_STABLE = 0x00000100, //api 16
IMMERSIVE_STICKY = 0x00001000; //api 19
};
并像这样使用:
int flags = UiFlags2::FULLSCREEN | UiFlags2::HIDE_NAVIGATION;
所以你不需要int类型转换，它是直接可用的。 同样，它也像枚举类一样是范围分离的
复制粘贴的“邪恶”宏基于一些其他的答案在这个线程:
#include <type_traits>
/*
* Macro to allow enum values to be combined and evaluated as flags.
* * Based on:
* - DEFINE_ENUM_FLAG_OPERATORS from <winnt.h>
* - https://stackoverflow.com/a/63031334/1624459
*/
#define MAKE_ENUM_FLAGS(TEnum) \
inline TEnum operator~(TEnum a) { \
using TUnder = typename std::underlying_type_t<TEnum>; \
return static_cast<TEnum>(~static_cast<TUnder>(a)); \
} \
inline TEnum operator|(TEnum a, TEnum b) { \
using TUnder = typename std::underlying_type_t<TEnum>; \
return static_cast<TEnum>(static_cast<TUnder>(a) | static_cast<TUnder>(b)); \
} \
inline TEnum operator&(TEnum a, TEnum b) { \
using TUnder = typename std::underlying_type_t<TEnum>; \
return static_cast<TEnum>(static_cast<TUnder>(a) & static_cast<TUnder>(b)); \
} \
inline TEnum operator^(TEnum a, TEnum b) { \
using TUnder = typename std::underlying_type_t<TEnum>; \
return static_cast<TEnum>(static_cast<TUnder>(a) ^ static_cast<TUnder>(b)); \
} \
inline TEnum& operator|=(TEnum& a, TEnum b) { \
using TUnder = typename std::underlying_type_t<TEnum>; \
a = static_cast<TEnum>(static_cast<TUnder>(a) | static_cast<TUnder>(b)); \
return a; \
} \
inline TEnum& operator&=(TEnum& a, TEnum b) { \
using TUnder = typename std::underlying_type_t<TEnum>; \
a = static_cast<TEnum>(static_cast<TUnder>(a) & static_cast<TUnder>(b)); \
return a; \
} \
inline TEnum& operator^=(TEnum& a, TEnum b) { \
using TUnder = typename std::underlying_type_t<TEnum>; \
a = static_cast<TEnum>(static_cast<TUnder>(a) ^ static_cast<TUnder>(b)); \
return a; \
}
使用
enum class Passability : std::uint8_t {
Clear = 0,
GroundUnit = 1 << 1,
FlyingUnit = 1 << 2,
Building = 1 << 3,
Tree = 1 << 4,
Mountain = 1 << 5,
Blocked = 1 << 6,
Water = 1 << 7,
Coastline = 1 << 8
};
MAKE_ENUM_FLAGS(Passability)
优势
仅在显式使用时应用于选定的枚举。 不使用非法的reinterpret_cast。 不需要指定底层类型。
笔记
如果使用c++ <14，将std::underlying_type_t<TEnum>替换为std::underlying_type<TEnum>::type。
下面是一个c++ 11的惰性解决方案，它不改变枚举的默认行为。它也适用于enum struct和enum class，并且是constexpr。
#include <type_traits>
template<class T = void> struct enum_traits {};
template<> struct enum_traits<void> {
struct _allow_bitops {
static constexpr bool allow_bitops = true;
};
using allow_bitops = _allow_bitops;
template<class T, class R = T>
using t = typename std::enable_if<std::is_enum<T>::value and
enum_traits<T>::allow_bitops, R>::type;
template<class T>
using u = typename std::underlying_type<T>::type;
};
template<class T>
constexpr enum_traits<>::t<T> operator~(T a) {
return static_cast<T>(~static_cast<enum_traits<>::u<T>>(a));
}
template<class T>
constexpr enum_traits<>::t<T> operator|(T a, T b) {
return static_cast<T>(
static_cast<enum_traits<>::u<T>>(a) |
static_cast<enum_traits<>::u<T>>(b));
}
template<class T>
constexpr enum_traits<>::t<T> operator&(T a, T b) {
return static_cast<T>(
static_cast<enum_traits<>::u<T>>(a) &
static_cast<enum_traits<>::u<T>>(b));
}
template<class T>
constexpr enum_traits<>::t<T> operator^(T a, T b) {
return static_cast<T>(
static_cast<enum_traits<>::u<T>>(a) ^
static_cast<enum_traits<>::u<T>>(b));
}
template<class T>
constexpr enum_traits<>::t<T, T&> operator|=(T& a, T b) {
a = a | b;
return a;
}
template<class T>
constexpr enum_traits<>::t<T, T&> operator&=(T& a, T b) {
a = a & b;
return a;
}
template<class T>
constexpr enum_traits<>::t<T, T&> operator^=(T& a, T b) {
a = a ^ b;
return a;
}
为枚举启用位操作符:
enum class my_enum {
Flag1 = 1 << 0,
Flag2 = 1 << 1,
Flag3 = 1 << 2,
// ...
};
// The magic happens here
template<> struct enum_traits<my_enum> :
enum_traits<>::allow_bitops {};
constexpr my_enum foo = my_enum::Flag1 | my_enum::Flag2 | my_enum::Flag3;
c++ 20类型安全Enum操作符
博士TL;
template<typename T>
requires std::is_enum_v<T> and
requires (std::underlying_type_t<T> x) {
{ x | x } -> std::same_as<std::underlying_type_t<T>>;
T(x);
}
T operator|(T left, T right)
{
using U = std::underlying_type_t<T>;
return T( U(left) | U(right) );
}
template<typename T>
requires std::is_enum_v<T> and
requires (std::underlying_type_t<T> x) {
{ x | x } -> std::same_as<std::underlying_type_t<T>>;
T(x);
}
T operator&(T left, T right)
{
using U = std::underlying_type_t<T>;
return T( U(left) & U(right) );
}
template<typename T>
requires std::is_enum_v<T> and requires (T x) { { x | x } -> std::same_as<T>; }
T & operator|=(T &left, T right)
{
return left = left | right;
}
template<typename T>
requires std::is_enum_v<T> and requires (T x) { { x & x } -> std::same_as<T>; }
T & operator&=(T &left, T right)
{
return left = left & right;
}
基本原理
使用类型特征std::is_enum，我们可以测试一些类型T是否为枚举类型。 这包括无作用域和有作用域的枚举(即enum和enum类)。 使用类型trait std::underlying_type，我们可以得到枚举的底层类型。 使用c++ 20的概念和约束，很容易为按位操作提供重载。
有作用域和无作用域
如果操作只应该重载有作用域或无作用域的枚举，std::is_scoped_enum可以用于相应地扩展模板约束。
c++ 23
在c++ 23中，我们使用std::to_underlying来更容易地将枚举值转换为其底层类型。
移动语义和完善转发
如果你遇到了一种奇怪的情况，即你的底层类型对于copy和move有不同的语义，或者它不提供复制c'tor，那么你应该使用std::forward对操作数进行完美的转发。
我更喜欢使用magic_enum，因为它有助于自动将字符串转换为枚举，反之亦然。 它是一个仅头文件的库，用c++ 17标准编写。
Magic_enum已经有了枚举位操作符的模板函数。 见文档。
用法:
#include <magic_enum.hpp>
enum Flag { ... };
Flag flag{};
Flag value{};
using namespace magic_enum::bitwise_operators;
flag |= value;
