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
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;
其他回答
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;
}
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。
“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。
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。
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;
