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2024-12-24 07:00:05

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

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;
2015-08-09 16:32:07

其他回答

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;
2021-11-19 01:48:42

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。

2022-11-09 06:52:19

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;
}
2018-10-08 21:12:45

另一个宏解决方案，但与现有的答案不同，它没有使用reinterpret_cast(或C-cast)在enum&t和Int&之间进行强制转换，这在标准c++中是禁止的(参见本文)。

#define MAKE_FLAGS_ENUM(TEnum, TUnder)                                                                                             \
TEnum  operator~  ( TEnum  a          ) { return static_cast<TEnum> (~static_cast<TUnder> (a)                           ); }  \
TEnum  operator|  ( TEnum  a, TEnum b ) { return static_cast<TEnum> ( static_cast<TUnder> (a) |  static_cast<TUnder>(b) ); }  \
TEnum  operator&  ( TEnum  a, TEnum b ) { return static_cast<TEnum> ( static_cast<TUnder> (a) &  static_cast<TUnder>(b) ); }  \
TEnum  operator^  ( TEnum  a, TEnum b ) { return static_cast<TEnum> ( static_cast<TUnder> (a) ^  static_cast<TUnder>(b) ); }  \
TEnum& operator|= ( TEnum& a, TEnum b ) { a = static_cast<TEnum>(static_cast<TUnder>(a) | static_cast<TUnder>(b) ); return a; }  \
TEnum& operator&= ( TEnum& a, TEnum b ) { a = static_cast<TEnum>(static_cast<TUnder>(a) & static_cast<TUnder>(b) ); return a; }  \
TEnum& operator^= ( TEnum& a, TEnum b ) { a = static_cast<TEnum>(static_cast<TUnder>(a) ^ static_cast<TUnder>(b) ); return a; }

失去reinterpret_cast意味着我们不能再依赖x |= y语法，但是通过将这些扩展为x = x | y形式，我们就不再需要它了。

注意:你可以使用std::underlying_type来获取TUnder，为了简洁，我没有包括它。

2020-07-22 09:43:44

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

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