C++11 之 scoped enum

C++11 枚举类型是“域化的” （scoped enum），相比 C++98 枚举类型的“非域化” （unscoped enum），具有如下优点：1 命名空间污染 一般来说，声明在花括号内的名字，其可见性限制在由花括号定义的作用域内，但是非域化枚举（unscoped enum）却是例外enum Color { black, white, red }; // black, white, red are in same scope as Colorauto white = false; // error！ white already declared in this scope C++11 域化枚举（scoped enum），关键字为 enum class，可视为一个 "class"，故能防止“命名空间污染” （namespace pollution） enum class Color { black, white, red }; // black, white, red are scoped to Colorauto white = false; // fine, no other "white" in scopeColor c = white; // error！ no enumerator named "white" is in this scopeColor c = Color::white; // fine

auto c = Color::white; // also fine2 强类型枚举非域化的枚举成员，可以隐式的转换为广义整型（integral types），如下所示：enum Color { black, white, red }; // unscoped enumstd::vector<std::size_t> primeFactors（std::size_t x）; // func. returning prime factors of xColor c = red;if （c < 14.5） // compare Color to double （！）{ auto factors = primeFactors（c）; // compute prime factors of a Color （！）…} 域化的枚举成员，却不可以隐式的转换为广义整型enum class Color { black, white, red }; // enum is now scopedColor c = Color::red; // as before, but with scope qualifierif （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 …} 正确的方式是使用 C++ 的类型转换符（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 前置声明 域化枚举支持前置声明（forward-declared），也即可以不用初始化枚举成员而声明一个枚举类型enum class Color;3.1 新增枚举成员 非域化枚举（unscoped enum）在声明时，编译器会选择占用内存最小的一种潜在类型 （underlying types），来代表每一个枚举成员enum Color { black, white, red };// compiler may choose char type 下面的例子中，编译器可能会选择更大的能够包含 0 ~ 0xFFFFFFFF 范围的潜在类型enum Status { good = 0,failed = 1,incomplete = 100,corrupt = 200,indeterminate = 0xFFFFFFFF}; 非前置声明的缺点在于，当增加一个新的枚举成员时（如下例的 audited ），整个系统将会被重新编译一遍，即使只有一个很简单的函数使用了新的枚举成员（audited）enum Status { good = 0,failed = 1,incomplete = 100,corrupt = 200,audited = 500,indeterminate = 0xFFFFFFFF}; 而使用前置声明，当新增枚举成员时，包含这些声明的头文件并不需要重新编译，源文件则根据新枚举成员的使用情况来决定是否重新编译如下例，Status 中新增枚举成员 audited，如果函数 continuteProcesing 没有使用 audited，则函数 continuteProcesing 的实现并不需要重新编译enum class Status; // forward declarationvoid continueProcessing（Status s）; // use of fwd-declared enum3.2 潜在类型域化枚举的潜在类型（underlying type），缺省为 int 型，当然也可以自行定义潜在类型。不管哪种方式，编译器都会预先知道枚举成员的大小enum class Status; // underlying type is intenum 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 域化枚举（scoped enum）是比较好的选择，但 C++98 非域化枚举（unscoped enum）也并非一无是处4.1 非域化枚举 当涉及到 std::tuple 时，使用 C++98 非域化枚举反而会有优势，如下例所示假定一个社交网站中，每一位用户，都使用一种模板类型 - 元组（tuple）来包含名字、邮箱、声望值（name, email, reputation value）using UserInfo = std::tuple<std::string, std::string, std::size_t> ; // type alias 当以下代码在另一个不同的源文件里时（source file），很有可能忘了元组（tuple）的第一个成员到底是名字还是邮箱（name or email）UserInfo uInfo; // object of tuple type ...auto val = std::get<1>（uInfo）; // get value of field 1 但是，使用非域化枚举（unscoped enum），可以不用担心忘记了元组内的成员顺序enum UserInfoFields { uiName, uiEmail, uiReputation };UserInfo uInfo; // as before…auto val = std::get<uiEmail>（uInfo）; // get value of email field4.2 域化枚举上例中，假如使用域化枚举（scoped enum），则会用到类型转换，看起来比较繁琐enum class UserInfoFields { uiName, uiEmail, uiReputation };UserInfo uInfo; // as before…auto val = std::get<static_cast<std::size_t>（UserInfoFields::uiEmail）>（uInfo）; 可以使用一个模板函数，将枚举成员 UserInfoFields::uiEmail 和 std::size_t 类型联系起来template<typename E>constexpr typename std::underlying_type<E>::type toUType（E enumerator） noexcept{return static_cast<typename std::underlying_type<E>::type>（enumerator）;} 这样，便可以稍微缩减了代码的复杂度。但是相比于非域化枚举，看起来还是有些繁琐auto val = std::get<toUType（UserInfoFields::uiEmail）>（uInfo）;小结：1） C++98 枚举类型是“非域化的”；而C++11 枚举类型是“域化的”，枚举成员只在域内可见2）域化枚举的缺省潜在类型（underlying type）是 int 型，而非域化枚举没有缺省潜在类型3）域化枚举一般总是前置声明，而非域化枚举只有在指定了潜在类型时才可以是前置声明参考资料： <Effective Modern C++> Item 10本文永久更新链接地址：http://www.linuxidc.com/Linux/2016-04/130793.htm