在枚举中定义静态 constexpr 值，如包装类答案

【问题标题】：Defining static constexpr values in an enum like wrapper class在枚举中定义静态 constexpr 值，如包装类
【发布时间】：2017-12-26 23:46:52
【问题描述】：

我有一个经常用于枚举包装器的类，但这需要一个 cpp 文件。谁能告诉我如何使用 constexpr

头文件如下：

// Extend-able in the future
class CDUVariable {
public:
    enum Value {
        baud, firmware, type, serial
    };
    static const CDUVariable Baud, Firmware, Type, Serial;

    /// Comparison operator (used for strict weak ordering).
    bool operator<(const CDUVariable& rhs) const {
        return mValue < rhs.mValue;
    }

    /// Integral operator cast for switch statements (cast to named enum).
    operator const Value() const {
        return mValue;
    }

    /// Serialized version of the enum.
    std::string getStringVal() const {
        return mStringVal;
    }
    static const std::set<CDUVariable>& getValues() {
        static std::set<CDUVariable> gValues;
        if (gValues.empty()) {
            gValues.insert(Baud);
            gValues.insert(Firmware);
            gValues.insert(Type);
            gValues.insert(Serial);
        }
        return gValues;
    }
    static CDUVariable valueOf(const std::string& rStringVal) {
        for (const auto& next : getValues()) {
            if (next.getStringVal() == rStringVal) {
                return next;
            }
        }
        throw std::invalid_argument(
            "Illegal Argument: " + rStringVal);
    }
private:
    CDUVariable(const Value& rValue, const std::string& rStringVal)
        : mValue(rValue)
        , mStringVal(rStringVal)
    {}
    Value mValue;
    std::string mStringVal;
};

而cpp文件是：

const CDUVariable CDUVariable::Baud(baud, "0");
const CDUVariable CDUVariable::Firmware(firmware, "1");
const CDUVariable CDUVariable::Type(type, "2");
const CDUVariable CDUVariable::Serial(serial, "3");

我想知道是否可以使用新的 constexpr 语法来初始化头文件中的所有内容。我的语法有问题。

我尝试如下修改标题的前缀：

// Extend-able in the future
class CDUVariable {
public:
    constexpr enum Value {
        baud, firmware, type, serial
    };
    constexpr static CDUVariable Baud(baud, "0") Firmware(firmware, "1"), Type(type, "2"), Serial(serial, "3");

但这最终给了我一堆错误。我想知道如何迁移到新的 constexpr 语法，这样做的好处是我可以发布一个仅包含这些枚举类型类的标头库。

2>c:\users\johnc\main\app739\include\vcdu\vcduconstants.h(107): error C2061: syntax error: identifier 'baud'
2>c:\users\johnc\main\app739\include\vcdu\vcduconstants.h(107): error C3646: 'Firmware': unknown override specifier
2>c:\users\johnc\main\app739\include\vcdu\vcduconstants.h(107): error C4430: missing type specifier - int assumed. Note: C++ does not support default-int
2>c:\users\johnc\main\app739\include\vcdu\vcduconstants.h(107): error C2059: syntax error: '('
2>c:\users\johnc\main\app739\include\vcdu\vcduconstants.h(147): error C2143: syntax error: missing ')' before ';'
2>c:\users\johnc\main\app739\include\vcdu\vcduconstants.h(147): error C2098: unexpected token after data member 'mValue'
2>c:\users\johnc\main\app739\include\vcdu\vcduconstants.h(147): error C2059: syntax error: ')'
2>c:\users\johnc\main\app739\include\vcdu\vcduconstants.h(111): error C2065: 'mValue': undeclared identifier
2>c:\users\johnc\main\app739\include\vcdu\vcduconstants.h(111): error C2039: 'mValue': is not a member of 'CDUVariable'
2>c:\users\johnc\main\app739\include\vcdu\vcduconstants.h(102): note: see declaration of 'CDUVariable'
2>c:\users\johnc\main\app739\include\vcdu\vcduconstants.h(116): error C2065: 'mValue': undeclared identifier
2>c:\users\johnc\main\app739\include\vcdu\vcduconstants.h(126): error C3867: 'CDUVariable::Baud': non-standard syntax; use '&' to create a pointer to member
2>c:\users\johnc\main\app739\include\vcdu\vcduconstants.h(127): error C2065: 'Firmware': undeclared identifier
2>c:\users\johnc\main\app739\include\vcdu\vcduconstants.h(128): error C2065: 'Type': undeclared identifier
2>c:\users\johnc\main\app739\include\vcdu\vcduconstants.h(129): error C2065: 'Serial': undeclared identifier
2>c:\users\johnc\main\app739\include\vcdu\vcduconstants.h(146): error C2614: 'CDUVariable': illegal member initialization: 'mValue' is not a base or member
2>c:\users\johnc\main\app739\src\vcdu\vcduconstants.cpp(165): error C2350: 'CDUVariable::Baud' is not a static member
2>c:\users\johnc\main\app739\src\vcdu\vcduconstants.cpp(165): note: see declaration of 'CDUVariable::Baud'
2>c:\users\johnc\main\app739\src\vcdu\vcduconstants.cpp(165): error C2248: 'CDUVariable::CDUVariable': cannot access private member declared in class 'CDUVariable'
2>c:\users\johnc\main\app739\include\vcdu\vcduconstants.h(143): note: see declaration of 'CDUVariable::CDUVariable'
2>c:\users\johnc\main\app739\include\vcdu\vcduconstants.h(102): note: see declaration of 'CDUVariable'
2>c:\users\johnc\main\app739\src\vcdu\vcduconstants.cpp(166): error C2039: 'Firmware': is not a member of 'CDUVariable'
2>c:\users\johnc\main\app739\include\vcdu\vcduconstants.h(102): note: see declaration of 'CDUVariable'
2>c:\users\johnc\main\app739\src\vcdu\vcduconstants.cpp(166): error C2065: 'firmware': undeclared identifier
2>c:\users\johnc\main\app739\src\vcdu\vcduconstants.cpp(167): error C2039: 'Type': is not a member of 'CDUVariable'
2>c:\users\johnc\main\app739\include\vcdu\vcduconstants.h(102): note: see declaration of 'CDUVariable'
2>c:\users\johnc\main\app739\src\vcdu\vcduconstants.cpp(167): error C2065: 'type': undeclared identifier
2>c:\users\johnc\main\app739\src\vcdu\vcduconstants.cpp(168): error C2039: 'Serial': is not a member of 'CDUVariable'
2>c:\users\johnc\main\app739\include\vcdu\vcduconstants.h(102): note: see declaration of 'CDUVariable'
2>c:\users\johnc\main\app739\src\vcdu\vcduconstants.cpp(168): error C2065: 'serial': undeclared identifier
2>Generating Code...

【问题讨论】：

您是否曾经想要复制或分配 CDUVariable？典型的用例是什么？（我怀疑，我们可能正在处理一个 XY 问题。）
@Walter 典型的用例是将这些 Enum 类型类视为它们的 java 等价物。这个想法是我可以做类似'auto cduVariable = CDUVariable(CDUVariable::valueOf(static_cast<:value>(data))'这样的事情，我可以从原始数据中查找一个枚举。我还可以getStringVal并发送一个漂亮的打印版本到日志。我尝试将 std::string 更改为 const char* 以解决非 constexpr std::string 但我无法获得仅标头版本来编译。

标签： c++ c++11 enums c++14 constexpr

【解决方案1】：

我有一个经常用于枚举包装器的类，但这需要一个 cpp 文件。谁能告诉我如何使用 constexpr

要将您的示例减少到最小，请考虑以下类：

struct Example {
    enum Value { A, B };
    static constexpr Example Foo{Value::A, "bar" };
    constexpr Example( Value v, std::string s): v{v}, s{s} {}

private:
    Value v;
    std::string s;
};

这或多或少是您上次尝试的简化版本。
能够构建Example 的constexpr 版本所需的几乎所有部分都已准备就绪，但事实上：

static constexpr 数据成员必须初始化，但Example 在Foo 的声明点是不完整的类型。
所有数据成员都必须是（让我说）constexpr 可构造的并且std::string 没有可以使用的constexpr 构造函数。

因此，您的尝试将失败，这一点毫无疑问。

此外，请注意，除非您使用 C++17 或您在 .cpp 文件中单独定义它们，否则您不能使用 constexpr 数据成员，就像您之前所做的那样。这是因为这些成员没有在 C++11/14 中隐式定义。
这意味着您甚至不能将它们与std::set::insert 一起使用，因为它只接受引用。至少，你不能使用它们，除非你在.cpp 文件中定义，当然。

那么，回到问题：

谁能告诉我如何使用 constexpr

不，我们不能，也不值得。在我看来，您需要 odr 可用的数据成员，所以继续使用 static 并将定义放在专用文件中。

【讨论】：

【解决方案2】：

根据定义，枚举值是常量，毕竟你不能在运行时添加值。这就是为什么不允许在枚举声明之前放置 constexpr 的原因之一，这是没有意义的，因为它不会改变 enum 的任何内容：

constexpr enum Value { baud, firmware, type, serial };
^^^^^^^^^
 illegal

附带说明，您现在不能构造 constexpr CDUVariable，因为它的构造函数不是 constexpr。如果您尝试适当地标记它，它将失败，因为mStringVal 没有constexpr 构造函数，并且每个变量都必须初始化。

如果您只打算存储单个字符，请使用char，它作为一个原语，可以在编译时构建。

【讨论】：

根据定义，枚举已经是 constexpr
@skypjack 嗯，是的，但是那些命名常量是constexpr，因为它们在编译时是固定的。从我的句子中不是很清楚吗？我应该怎么说呢？因为我现在很清楚。但我不是本地人。
它们比constexpr 更恒定（以语言定义它们的方式）。
@skypjack 好的。谢谢（你的）信息！ :)
不客气。有关详细信息，请参阅here。如您所见，枚举是具有命名常量的独特类型，枚举器列表中的标识符被声明为常量，并且可以出现在需要常量的任何地方。 constexpr 甚至没有在这里提到，由语言指定。

【解决方案3】：

您可以通过以下方式摆脱这些静态变量：

static const std::set<CDUVariable>& getValues() {
    static const std::set<CDUVariable> gValues = {
        { baud, "0"}, // or Baud(),
        { firmware, "1"},
        { type, "2"},
        { serial, "3"}
    };
    return gValues;
}

和

static const CDUVariable& Baud() { static const CDUVariable var{ baud, "0"}; return var; }

或

static CDUVariable Baud() { return { baud, "0"}; }

【讨论】：