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

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; }

};

其他回答

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。

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); }

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);
}

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;

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。