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c++ - 在循环中使用枚举和值一致性

coder 2024-02-19 原文

我非常喜欢 C++ 的强类型特性，我最喜欢的是在处理有限的数据集时使用枚举。

但是枚举缺少一些有用的特性，例如运算符:

enum class Hex : int
{
    n00, n01, n02, n03,
    n04, n05, n06, n07,
    n08, n09, n10, n11,
    n12, n13, n14, n15
};

for (Hex h = Hex::n0; h <= Hex::n15; ++h) // Oops! no 'operator ++'
{ /* ... */ }

很容易摆脱运营商的缺乏，在相同的范围内创建一个免费的运营商:

Hex &operator ++(Hex &h)
{
    int r = static_cast<int>(Hex);
    h = static_cast<Hex>(r + 1);
    return h;
}

for (Hex h = Hex::n0; h <= Hex::n15; ++h) // Now the '++h' works!
{
    std::cout << std::dec << int(h) << ": "
              << std::hex << int(h) << '\n';
}

但这种方法与其说是一种解决方案，不如说是一种麻烦，因为它可以打破枚举的值限制:应用++h while h equals to Hex::n15 会将 h 设置为值 16，这超出了 Hex 值的范围，而 h 仍然是 Hex 类型!，这个问题在其他枚举中表现得比较明显:

enum class Prime : int
{
    n00 = 2,   n01 = 3,   n02 = 5,   n03 = 7,
    n04 = 11,  n05 = 13,  n06 = 17,  n07 = 19,
    n08 = 23,  n09 = 29,  n10 = 31,  n11 = 37,
    n12 = 41,  n13 = 43,  n14 = 47,  n15 = 53
};

Prime &operator ++(Prime &p)
{
    // How to implement this?! will I need a lookup table?
    return p;
}

这个问题出乎我的意料；我打赌将不正确的值存储到枚举值中会引发异常。所以，现在我想知道是否有一种优雅的方法来处理这个枚举的弱点，我想要实现的目标是:

  • 找到一种在循环中使用枚举值的舒适方式。
  • 确保操作之间枚举数据的一致性。

其他问题:

  • 当枚举数据获得的值超出其可能值时，是否有理由不抛出异常？
  • 有一种方法可以推断出与枚举类关联的类型吗？int 类型在枚举 Hex 和 Prime 中。

最佳答案

如您所见，C++ 中的 enum 不是枚举类型， 但是更复杂(或更复杂)的东西。当你定义一个 enum，你实际上定义了两件事:

  1. 一个整数类型，其合法范围足以包含 或所有枚举值。 (技术上:范围 是 2^n - 1，其中 n 是计算所需的位数 保持最大值。)

  2. 一系列具有新定义类型的命名常量。

(我不确定如果你 显式指定基础类型。)

例如，给定您的 enum Prime，合法值将是 [0...64) 范围内的所有整数，即使所有这些 值没有名称。 (至少如果你没有特别 说它应该是一个 int。)

可以不为枚举实现迭代器 初始值设定项；我有一个程序可以生成必要的 代码。但它的工作原理是将值保持为整数类型 它足够大以包含最大值加一。我的 机器生成的 ++ 在这样的枚举上的实现将 assert 如果您尝试递增到末尾之外。 (注意 您的第一个示例需要迭代 h 一个超出 最后一个值:我对各种运算符的实现没有 允许这样做，这就是我使用迭代器的原因。)

至于为什么C++支持扩展范围:enum经常被使用 定义位掩码:

enum X
{
    a = 0x01,
    b = 0x02,
    c = 0x04,
    all = a | b | c,
    none = 0
};

X operator|( X lhs, X rhs )
{
    return X((int)lhs | (int)rhs);
}
//  similarly, &, |= and &=, and maybe ~

有人可能会争辩说，这种使用最好由 一个类，但是 enum 的使用无处不在。

(FWIW:我的代码生成器不会生成 ++、-- 和 如果任何枚举值具有明确的迭代器 定义的值，不会生成|, &等，除非全部 这些值具有明确定义的值。)

关于为什么在外面转换一些值没有报错 合法范围(例如上面的 X 为 100)只是为了保持 继承自 C 的一般哲学:最好是 快而不是正确。做额外的范围检查会 需要额外的运行时间成本。

最后关于你的最后一个例子:我不认为这是 enum 的实际使用。这里正确的解决方案是 整数[]。虽然 C++ enum 是一个混合品种，但我会 只将它用作真正的枚举类型，或用于位掩码(和 仅适用于位掩码，因为它已被广泛使用 成语)。

关于c++ - 在循环中使用枚举和值一致性，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/13971544/

amp43codeHexsectionc++c++11enums

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