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强类型枚举


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  1. 枚举 {#1-枚举} =============

1.1 枚举的使用 {#1-1-枚举的使用}

枚举类型是C及C++中一个基本的内置类型,不过也是一个有点"奇怪"的类型。从枚举的本意上来讲,就是要定义一个类别,并穷举同一类别下的个体以供代码中使用。由于枚举来源于C,所以出于设计上的简单的目的,枚举值常常是对应到整型数值的一些名字,比如:

|-----------------|---------------------------------------------------------------------------------| | 1 2 3 4 | // 匿名枚举 enum {Red, Green, Blue}; // 有名枚举 enum Colors{Red, Green, Blue}; |

在枚举类型中的枚举值编译器会默认从0开始赋值,而后依次向下递增,也就是说Red=0,Green=1,Blue=2

1.2 枚举的缺陷 {#1-2-枚举的缺陷}

C/C++的enum有个很"奇怪" 的设定,就是具名(有名字)的enum类型的名字,以及 enum 的成员的名字都是全局可见的。这与 C++中具名的 namespace、class/struct 及 union 必须通过名字::成员名的方式访问相比是格格不入的,编码过程中一不小心程序员就容易遇到问题。比如∶

|-------------|----------------------------------------------------------------------------------------------------------| | 1 2 | enum China {Shanghai, Dongjing, Beijing, Nanjing}; enum Japan {Dongjing, Daban, Hengbin, Fudao}; |

上面定义的两个枚举在编译的时候,编译器会报错,具体信息如下:

|-----------|--------------------------------------------------| | 1 | error C2365: "Dongjing": 重定义;以前的定义是"枚举数" |

错误的原因上面也提到了,在这两个具名的枚举中Dongjing是全局可见的,所有编译器就会提示其重定义了。

另外,由于C中枚举被设计为常量数值的"别名"的本性,所以枚举的成员总是可以被隐式地转换为整型,但是很多时候我们并不想这样。

  1. 强类型枚举 {#2-强类型枚举} ===================

2.1 优势 {#2-1-优势}

针对枚举的缺陷,C++11标准引入了一种新的枚举类型,即枚举类,又称强类型枚举(strong-typed enum)。
声明强类型枚举非常简单,只需要在 enum 后加上关键字 class。比如∶

|-------------|---------------------------------------------------------| | 1 2 | // 定义强类型枚举 enum class Colors{Red, Green, Blue}; |

强类型枚举具有以下几点优势∶


  • 强作用域,强类型枚举成员的名称不会被输出到其父作用域空间。

    • 强类型枚举只能是有名枚举,如果是匿名枚举会导致枚举值无法使用(因为没有作用域名称)。
  • 转换限制,强类型枚举成员的值不可以与整型隐式地相互转换。


  • 可以指定底层类型。强类型枚举默认的底层类型为 int,但也可以显式地指定底层类型,
具体方法为在枚举名称后面加上∶type,其中 type 可以是除 wchar_t 以外的任何整型。比如:

    |-----------|-------------------------------------------------------| | 1 | enum class Colors :char { Red, Green, Blue }; |

    wchar_t 是什么?

    • 双字节类型,或宽字符类型,是C/C++的一种扩展的存储方式,一般为16位或32位,所能表示的字符数远超char型。
    • 主要用在国际化程序的实现中,但它不等同于 unicode 编码。unicode 编码的字符一般以wchar_t类型存储。

了解了强类型枚举的优势之后,我们再看一段程序:

|------------------------------------------|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 | enum class China { Shanghai, Dongjing, Beijing, Nanjing, }; enum class Japan:char { Dongjing, Daban, Hengbin, Fudao }; int main() { int m = Shanghai; // error int n = China::Shanghai; // error if ((int)China::Beijing >= 2) { cout << "ok!" << endl; } cout << "size1: " << sizeof(China::Dongjing) << endl; cout << "size2: " << sizeof(Japan::Dongjing) << endl; return 0; } |

  • 第5行:该行的代码有两处错误
    1. 强类型枚举属于强作用于类型,不能直接使用,枚举值前必须加枚举类型
    2. 强类型枚举不会进行隐式类型转换,因此枚举值不能直接给int行变量赋值(虽然强类型枚举的枚举值默认就是整形,但其不能作为整形使用)。
  • 第6行:语法错误,将强类型枚举值作为整形使用,此处不会进行隐式类型转换
  • 第7行:语法正确,强类型枚举值在和整数比较之前做了强制类型转换。
  • 第11行:打印的结果为4,强类型枚举底层类型值默认为int,因此占用的内存是4个字节
  • 第12行:打印的结果为1,显示指定了强类型枚举值的类型为char,因此占用的内存大小为1个字节,这样我们就可以节省更多的内存空间了。

2.2 对原有枚举的扩展 {#2-2-对原有枚举的扩展}

相比于原来的枚举,强类型枚举更像是一个属于C++的枚举。但为了配合新的枚举类型,C++11还对原有枚举类型进行了扩展:

  1. 原有枚举类型的底层类型在默认情况下,仍然由编译器来具体指定实现。但也可以跟强类型枚举类一样,显式地由程序员来指定。其指定的方式跟强类型枚举一样,都是枚举名称后面加上∶type,其中type 可以是除 wchar_t 以外的任何整型。比如∶

    |-----------|--------------------------------------------------| | 1 | enum Colors : char { Red, Green, Blue }; |

  2. 关于作用域,在C++11中,枚举成员的名字除了会自动输出到父作用域,也可以在枚举类型定义的作用域内有效。比如:

    |-----------------------|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | 1 2 3 4 5 6 7 | enum Colors : char { Red, Green, Blue }; int main() { Colors c1 = Green; // C++11以前的用法 Colors c2 = Colors::Green; // C++11的扩展语法 return 0; } |

    上面程序中第4、5行的写法都是合法的。

C++11中对原有枚举类型的这两个扩展都保留了向后兼容性,也方便了程序员在代码中同时操作两种枚举类型。此外,我们在声明强类型枚举的时候,也可以使用关键字enum struct。实际上 enum structenum class在语法上没有任何区别(enum class 的成员没有公有私有之分,也不会使用模板来支持泛化的声明 )。

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