如何使用枚举作为标志在c++ ?

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。

当前回答

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。

2016-02-27 16:56:33

其他回答

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。

2015-12-11 09:26:03

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:

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;
}

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。

2016-02-27 16:56:33

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。

2018-02-22 09:34:03

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; }

};

2014-09-25 23:00:10

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

2009-09-19 11:52:07

如何使用枚举作为标志在c++ ?

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