C++11 枚舉類型是“域化的” (scoped enum),相比 C++98 枚舉類型的“非域化” (unscoped enum),具有如下優點:
1 命名空間污染
一般來說,聲明在花括號內的名字,其可見性限制在由花括號定義的作用域內,但是非域化枚舉 (unscoped enum) 卻是例外
enum Color { black, white, red }; // black, white, red are in same scope as Color auto white = false; // error! white already declared in this scope
C++11 域化枚舉 (scoped enum),關鍵字為 enum class,可視為一個 "class",故能防止“命名空間污染” (namespace pollution)
enum class Color { black, white, red }; // black, white, red are scoped to Color auto white = false; // fine, no other "white" in scope Color c = white; // error! no enumerator named "white" is in this scope Color c = Color::white; // fine
auto c = Color::white; // also fine
2 強類型枚舉
非域化的枚舉成員,可以隱式的轉換為廣義整型 (integral types),如下所示:
enum Color { black, white, red }; // unscoped enum std::vector<std::size_t> primeFactors(std::size_t x); // func. returning prime factors of x Color c = red; if (c < 14.5) // compare Color to double (!) { auto factors = primeFactors(c); // compute prime factors of a Color (!) … }
域化的枚舉成員,卻不可以隱式的轉換為廣義整型
enum class Color { black, white, red }; // enum is now scoped Color c = Color::red; // as before, but with scope qualifier if (c < 14.5) // error! can't compare Color and double { auto factors = primeFactors(c); // error! can't pass Color to function expecting std::size_t … }
正確的方式是使用 C++ 的類型轉換符 (cast)
if (static_cast<double>(c) < 14.5) // odd code, but it's valid { auto factors = primeFactors(static_cast<std::size_t>(c)); // suspect, but it compiles … }
3 前置聲明
域化枚舉支持前置聲明 (forward-declared),也即可以不用初始化枚舉成員而聲明一個枚舉類型
enum class Color;
3.1 新增枚舉成員
非域化枚舉(unscoped enum) 在聲明時,編譯器會選擇占用內存最小的一種潛在類型 (underlying types),來代表每一個枚舉成員
enum Color { black, white, red }; // compiler may choose char type
下面的例子中,編譯器可能會選擇更大的能夠包含 0 ~ 0xFFFFFFFF 范圍的潛在類型
enum Status { good = 0, failed = 1, incomplete = 100, corrupt = 200, indeterminate = 0xFFFFFFFF };
非前置聲明的缺點在於,當增加一個新的枚舉成員時 (如下例的 audited ),整個系統將會被重新編譯一遍,即使只有一個很簡單的函數使用了新的枚舉成員 (audited)
enum Status { good = 0, failed = 1, incomplete = 100, corrupt = 200, audited = 500, indeterminate = 0xFFFFFFFF };
而使用前置聲明,當新增枚舉成員時,包含這些聲明的頭文件並不需要重新編譯,源文件則根據新枚舉成員的使用情況來決定是否重新編譯
如下例,Status 中新增枚舉成員 audited,如果函數 continuteProcesing 沒有使用 audited,則函數 continuteProcesing 的實現並不需要重新編譯
enum class Status; // forward declaration void continueProcessing(Status s); // use of fwd-declared enum
3.2 潛在類型
域化枚舉的潛在類型 (underlying type),缺省為 int 型,當然也可以自行定義潛在類型。不管哪種方式,編譯器都會預先知道枚舉成員的大小
enum class Status; // underlying type is int enum class Status: std::uint32_t; // underlying type for Status is std::uint32_t (from <cstdint>) enum class Status: std::uint32_t // specify underlying type on enum's definition
{ good = 0, failed = 1, incomplete = 100, corrupt = 200, audited = 500, indeterminate = 0xFFFFFFFF };
4 std::tuple
一般而言,使用 C++11 域化枚舉 (scoped enum) 是比較好的選擇,但 C++98 非域化枚舉 (unscoped enum) 也並非一無是處
4.1 非域化枚舉
當涉及到 std::tuple 時,使用 C++98 非域化枚舉反而會有優勢,如下例所示
假定一個社交網站中,每一位用戶,都使用一種模板類型 - 元組 (tuple) 來包含名字、郵箱、聲望值 (name, email, reputation value)
using UserInfo = std::tuple<std::string, std::string, std::size_t> ; // type alias
當以下代碼在另一個不同的源文件裡時 (source file),很有可能忘了元組 (tuple) 的第一個成員到底是名字還是郵箱 (name or email)
UserInfo uInfo; // object of tuple type ... auto val = std::get<1>(uInfo); // get value of field 1
但是,使用非域化枚舉 (unscoped enum),可以不用擔心忘記了元組內的成員順序
enum UserInfoFields { uiName, uiEmail, uiReputation }; UserInfo uInfo; // as before … auto val = std::get<uiEmail>(uInfo); // get value of email field
4.2 域化枚舉
上例中,假如使用域化枚舉 (scoped enum),則會用到類型轉換,看起來比較繁瑣
enum class UserInfoFields { uiName, uiEmail, uiReputation }; UserInfo uInfo; // as before … auto val = std::get<static_cast<std::size_t>(UserInfoFields::uiEmail)>(uInfo);
可以使用一個模板函數,將枚舉成員 UserInfoFields::uiEmail 和 std::size_t 類型聯系起來
template<typename E> constexpr typename std::underlying_type<E>::type toUType(E enumerator) noexcept { return static_cast<typename std::underlying_type<E>::type>(enumerator); }
這樣,便可以稍微縮減了代碼的復雜度。但是相比於非域化枚舉,看起來還是有些繁瑣
auto val = std::get<toUType(UserInfoFields::uiEmail)>(uInfo);
小結:
1) C++98 枚舉類型是“非域化的”;而C++11 枚舉類型是“域化的”,枚舉成員只在域內可見
2) 域化枚舉的缺省潛在類型 (underlying type) 是 int 型,而非域化枚舉沒有缺省潛在類型
3) 域化枚舉一般總是前置聲明,而非域化枚舉只有在指定了潛在類型時才可以是前置聲明
參考資料:
<Effective Modern C++> Item 10