C++11 : Strongly typed enumerations (enum class)

回顧 enum

在 C++11 以前以下 enum 會污染整個 namespace

大致的意思是如果你宣告了一個 enum E, 他有 A, B, C 三個值

enum E {
  A,  
  B,  
  C,  
};

那麼在這個 namespace 底下你就不能先告任何以 A, B, C 為 ID 型別或變數

enum E {
  A,  
  B,  
  C,  
};

int A; /* Oop, compiler 會跟你抱怨 A 這個符號重複定義了!! */

而且很不近乎人情的你想要使用 E::A 的方式取值還會跟你抱怨 E 不是一個 namespace 或 class
(在 VC++ 中有 extension 讓你可以這樣取)

C++11 前的折衷作法

這種情況事實上也不是不能解, 只要在 enum 外面包一層 namespace 即可, 但看起來會有點鳥就是了

namespace E {
  enum Type {
    A,  
    B,  
    C,  
  };
}

int A; /* A 這個 ID 可以用了! */

int var = E::B; /* 取用方式也以用 E:: 的方式取用 */

E::Type e = E::A; /* 最大缺點就是 Type name 會變成 E::Type */

enum 的型別問題

前一段包一層 namespace 的作法可以解決大部分的問題,

但是事實上 enum 還有一個問題就是, enum 常被拿來定義常數,

但是他實際的型別不明!!

在標準中也沒有規範 enum 要占多少大小

所以在大部分實作中, 大部分會以 int 來處理

在必要的時候他會長大成 64-bit 的 long long

#include <stdio.h>

enum E1 {
  A = 213,
  B,
  C,
};

enum E2 {
  D = 21343245325435ll,
  E,
  F,
};

int main(){
  printf("%zd\n", sizeof(enum E1)); /* 印出 4 */
  printf("%zd\n", sizeof(enum E2)); /* 印出 8 */
  return 0;
}
/* 註: 環境是 Fedora 17 x86-64
       編譯器為 g++ 4.6.3 以及 clang++  3.2 */

enum 的型別問題在哪?

enum E {
  A = 0x0ea92d6f << 4,
  B,
  C,
};

int main(){
  unsigned v = A;
  switch (v) {
    case A: /* gcc 4.6.3 可以 通過, clang 會跟你抱怨 - 359475472 沒辦法降轉到 unsigned! */
      break;
    default:
      break;
  }
  return 0;
}

/* 註: 環境是 Fedora 17 x86-64
       編譯器為 g++ 4.6.3 以及 clang++  3.2 */

enum E {
  A = 0x0ea92d6fu << 4, /*這邊加個 suffix u 就可解決 */
  B,
  C,
};

int main(){
  unsigned v = A;
  switch (v) {
    case A:
      break;
    default:
      break;
  }
  return 0;
}

/* 註: 環境是 Fedora 17 x86-64
       編譯器為 g++ 4.6.3 以及 clang++  3.2 */

當然第一眼看到可能會覺得這是編譯器實作問題,

但是事實上最核心的問題是

enum 的型別是啥

個人認為這等於在整個型別檢查上開了個漏洞...雖然 C 的 Type system 本來就很薄弱

C++ 則是不幸的承受了 C 的一切

Strongly typed enumerations

C++11 中目前加入了 Strongly typed enumerations 以及一些語法上的改進

解決了上列所提到的問題點

ENUM::VAL

enum E {
  A = 0x0ea92d6f,
  B,
  C,
};

int main(){
  int v1 = E::A; /* Ohhh 現在這是合法的使用方式了 */
  int v2 = A; /* 舊有取值方式向下相容 */
  return v;
}

型別問題

enum E : long long { /* 可以明確指定底層使用型別! */
  A = 123,
  B,
  C,
};

int main() {
  printf("%zd\n", sizeof(E)); /* 8 ! */
  return 0;
}

Strong Type

enum 除了可以拿來當常數宣告外,

在只拿來當列舉值時, 你可能就不會喜歡他能跟類 int 型別互轉不用錢的特性了

enum class E { /* 加個 class enum 換成 Strong Type! */
  A = 123,
  B,
  C,
};

int main() {
  int val = E::A; /* 跟你抱怨不能從 E 強轉成 int */
  return 0;
}

接著他也可以跟前面指定形別的語法結合

enum class E : long long { /* 加個 class enum 換成 Strong Type!
                             並且指定為 long long */
  A = 123,
  B,
  C,
};

最後要注意一點的是雖然他加了個 class, 不過他依然只是 enum, 不能有 member data 及 member function