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
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); }
其他回答
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。
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
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;
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;
}
