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
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。
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。
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;
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。
“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。
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;
