C++ enum class枚举的用法（非常详细）

枚举是 C++ 中的一种基本类型，它定义了一个值的集合，通常是一个整数基础类型，它们的命名值是常量，称为枚举器。

使用 enum 关键字声明的枚举称为无作用域枚举（unscoped enumerations），使用 enum class 或者 enum struct 声明的枚举称为作用域枚举（scoped enumeration）。后者是在 C++11 引入的，旨在解决无作用域枚举解决不了的事情，本节将介绍作用域枚举。

C++ enum class的使用

当在 C++ 程序中使用枚举时，应该优先使用作用域枚举，而不是无作用域枚举。

使用 enum class 或者 enum struct 声明作用域枚举：

enum class Status { Unknown, Created, Connected };
Status s = Status::Created;

enum class 和 enum struct 声明是等价的，这里我们使用 enum class。

因为作用域枚举是受限制的命名空间，所以 C++20 标准允许我们将它们与 using 指令结合使用。你可以执行以下操作：
1) 使用 using 指令在局部作用域内引入作用域枚举标识符，如下所示：

int main()
{
    using Status::Unknown;
    Status s = Unknown;
}

2) 使用 using enum 指令在局部作用域内引入作用域枚举的所有标识符，如下所示：

struct foo
{
    enum class Status { Unknown, Created, Connected };
    using enum Status;
};

foo::Status s = foo::Created; // instead of foo::Status::Created

3) 在 switch 语句中，使用 using enum 指令引入作用域枚举标识符可以简化代码：

void process(Status const s)
{
    switch (s)
    {
        using enum Status;
        case Unknown: /*...*/ break;
        case Created: /*...*/ break;
        case Connected: /*...*/ break;
    }
}

C++ enum class工作原理

enum 枚举对于开发人员来说会有一些问题：
1) 它们把枚举器导出到周围的作用域（基于此，它们被称为无作用域枚举），所以就有以下两个缺陷：

如果同一命名空间中的两个枚举具有相同名称的枚举器，则可能导致命名冲突；
无法使用完全限定名称的枚举器。

enum Status { Unknown, Created, Connected };
enum Codes { OK, Failure, Unknown }; // error
auto status = Status::Created; // error

2) 在 C++11 之前，它们没法指定基础类型，必须是整型。类型不能大于 int，除非枚举器值不适应有符号或无符号整数。

基于此，不能前置枚举声明。原因是枚举的大小是未知的。这是因为在定义枚举器的值之前基础类型是未知的，这样编译器不知道选择哪些合适的整数类型。但是这个问题在 C++11 中得到了修复。

3) 枚举器的值会隐式转换为int。这意味着你可以有意或者无意地将有特定含义的枚举和整数混用（这甚至与枚举的含义无关），而且编译器不会发出警告。

enum Codes { OK, Failure };
void include_offset(int pixels) {/*...*/}
include_offset(Failure);

作用域枚举基本上是强类型枚举，其行为与无作用域枚举不同：
1) 它们不会把枚举器导出到周围的作用域。之前提到的两个枚举会变成如下这样，它们不再产生产生命名冲突并且可以使用完全限定名称的枚举器：

enum class Status { Unknown, Created, Connected };
enum class Codes { OK, Failure, Unknown }; // OK
Codes code = Codes::Unknown; // OK

2) 可以指定基础类型。除了作用域枚举可以指定基础类型之外，无作用域枚举中基础类型的规则同样适用于作用域枚举。这也解决了前置声明的问题，因为在定义可用之前就已经知道基础类型了：

enum class Codes : unsigned int;
void print_code(Codes const code) {}
enum class Codes : unsigned int
{
    OK = 0,
    Failure = 1,
    Unknown = 0xFFFF0000U
};

3) 在作用域枚举中，枚举器的值不再隐式地转换为 int。除非指定了显式转换，否则将 enum class 的值赋给整数变量会导致编译错误：

Codes c1 = Codes::OK; // OK
int c2 = Codes::Failure; // error
int c3 = static_cast<int>(Codes::Failure); // OK

然而，作用域枚举也有缺陷：它们是受限制的命名空间。它们不会把它们的标识符导出到外面的作用域，这一点有时是不方便的。例如，如果你写了一个 switch 语句，就必须在每个 case 语句后面重复使用枚举名，下面的例子说明了这一点：

std::string_view to_string(Status const s)
{
    switch (s)
    {
        case Status::Unknown: return "Unknown";
        case Status::Created: return "Created";
        case Status::Connected: return "Connected";
    }
}

在 C++20 中，这可以通过使用具有作用域枚举名称的 using 指令来简化。上述代码可以简化为如下代码：

std::string_view to_string(Status const s)
{
    switch (s)
    {
        using enum Status;
        case Unknown: return "Unknown";
        case Created: return "Created";
        case Connected: return "Connected";
    }
}

using 指令的作用是将所有标识符引入局部作用域，这样就可以在不用限定名称的情况下引用它们了。也可以使用 using 指令将具体的枚举器引入局部作用域，例如 using Status::Connected。

C++ enum class枚举的用法（非常详细）

C++ enum class的使用

C++ enum class工作原理

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