如何在作用域枚举上重载 |= 运算符？

Question

如何在强类型（作用域）enum（在 C++11、GCC 中）上重载 |= 运算符？

我想测试、设置和清除强类型枚举的位。为什么要强类型？因为我的书说这是很好的做法。但这意味着我必须在任何地方static_cast<int>。为了防止这种情况，我重载了| 和& 运算符，但我不知道如何在枚举上重载|= 运算符。对于一个类，您只需输入 the operator definition in the class，但对于在语法上似乎不起作用的枚举。

这是我目前所拥有的：

enum class NumericType
{
    None                    = 0,

    PadWithZero             = 0x01,
    NegativeSign            = 0x02,
    PositiveSign            = 0x04,
    SpacePrefix             = 0x08
};

inline NumericType operator |(NumericType a, NumericType b)
{
    return static_cast<NumericType>(static_cast<int>(a) | static_cast<int>(b));
}

inline NumericType operator &(NumericType a, NumericType b)
{
    return static_cast<NumericType>(static_cast<int>(a) & static_cast<int>(b));
}

我这样做的原因：这就是它在强类型 C# 中的工作方式：一个枚举只有一个结构，其基础类型的字段，以及在其上定义的一堆常量。但它可以有任何适合枚举隐藏字段的整数值。

而且似乎 C++ 枚举的工作方式完全相同。在这两种语言中，强制转换都需要从 enum 到 int，反之亦然。但是，在 C# 中，位运算符默认是重载的，而在 C++ 中则不是。

Answer 1

inline NumericType& operator |=(NumericType& a, NumericType b)
{
    return a= a |b;
}

这行得通吗？ Compile and run: (Ideone)

#include <iostream>
using namespace std;

enum class NumericType
{
    None                    = 0,

    PadWithZero             = 0x01,
    NegativeSign            = 0x02,
    PositiveSign            = 0x04,
    SpacePrefix             = 0x08
};

inline NumericType operator |(NumericType a, NumericType b)
{
    return static_cast<NumericType>(static_cast<int>(a) | static_cast<int>(b));
}

inline NumericType operator &(NumericType a, NumericType b)
{
    return static_cast<NumericType>(static_cast<int>(a) & static_cast<int>(b));
}

inline NumericType& operator |=(NumericType& a, NumericType b)
{
    return a= a |b;
}

int main() {
    // your code goes here
    NumericType a=NumericType::PadWithZero;
    a|=NumericType::NegativeSign;
    cout << static_cast<int>(a) ;
    return 0;
}

打印 3.

Answer 2

This seems to work for me:

NumericType operator |= (NumericType &a, NumericType b) {
    unsigned ai = static_cast<unsigned>(a);
    unsigned bi = static_cast<unsigned>(b);
    ai |= bi;
    return a = static_cast<NumericType>(ai);
}

但是，您仍然可以考虑为您的 enum 位集合定义一个类：

class NumericTypeFlags {
    unsigned flags_;
public:
    NumericTypeFlags () : flags_(0) {}
    NumericTypeFlags (NumericType t) : flags_(static_cast<unsigned>(t)) {}
    //...define your "bitwise" test/set operations
};

然后，将您的 | 和 & 运算符更改为返回 NumericTypeFlags。

Answer 3

我厌倦了枚举算术的所有样板，并转向更像这样的习语：

struct NumericType {
    typedef uint32_t type;
    enum : type {
        None                    = 0,

        PadWithZero             = 0x01,
        NegativeSign            = 0x02,
        PositiveSign            = 0x04,
        SpacePrefix             = 0x08
    };
};

这样我仍然可以传递NumericType::type 参数以清楚起见，但我牺牲了类型安全。

我考虑制作一个通用模板类来代替 uint32_t，它会提供算术重载的一个副本，但显然我不允许从类派生枚举，所以无论如何（感谢 C++！）。

Answer 4

为什么要强类型？因为我的书说这是很好的做法。

那么你的书不是在谈论你的用例。无范围枚举适用于标志类型。

enum NumericType : int
{
    None                    = 0,

    PadWithZero             = 0x01,
    NegativeSign            = 0x02,
    PositiveSign            = 0x04,
    SpacePrefix             = 0x08
};

Answer 5

通过组合不同的值来生成新的、未定义的值，你完全违背了强类型范式。

看起来您正在设置完全独立的单个标志位。在这种情况下，将您的位组合成一个数据类型是没有意义的，这样的组合会产生一个未定义的值。

您应该确定标志数据的大小（char、short、long、long long）并随它滚动。但是，您可以使用特定类型来测试、设置和清除标志：

typedef enum
{
    PadWithZero             = 0x01,
    NegativeSign            = 0x02,
    PositiveSign            = 0x04,
    SpacePrefix             = 0x08
} Flag;

typedef short Flags;

void SetFlag( Flags & flags, Flag f )
{
    flags |= static_cast<Flags>(f);
}

void ClearFlag( Flags & flags, Flag f )
{
    flags &= ~static_cast<Flags>(f);
}

bool TestFlag( const Flags flags, Flag f )
{
    return (flags & static_cast<Flags>)(f)) == static_cast<Flags>(f);
}

这是非常基本的，当每个标志只有一个位时就可以了。对于屏蔽标志，它有点复杂。有一些方法可以将位标志封装到强类型类中，但它确实是值得的。在你的情况下，我不相信它是。