转向现代C++——优先选用限定作用域的枚举型别，而非不限作用域的枚举型别

文章目录

- 优先选用限定作用域的枚举型别，而非不限作用域的枚举型别
- - 名字空间污染
  - 强类型安全与隐式转换
  - 前置声明
  - [特例：什么时候不限作用域的 enum` 更好？](#特例：什么时候不限作用域的 enum` 更好？)
  - - [现代 C++ 的替代方案（C++17 结构化绑定）](#现代 C++ 的替代方案（C++17 结构化绑定）)

优先选用限定作用域的枚举型别，而非不限作用域的枚举型别

在 C++98 中，我们使用的 enum 是不限作用域的（unscoped enum） ；而 C++11 引入了通过 enum class` 声明的限定作用域的枚举（scoped enum）。

绝大多数情况下选择 enum class。它能帮你屏蔽掉大量由于隐式类型转换和命名冲突导致的低级 Bug。

名字空间污染

不限作用域的枚举（enum）中定义的名字，会直接泄漏到该枚举所在的作用域中。这意味着你不能在同一个作用域内定义同名的枚举常量。

cpp 复制代码

enum Color { black, white, red };

// 编译错误！"black" 已经在这个作用域被定义过了
// enum class Astronomy { black, white, red }; 

auto white = false; // 编译错误！"white" 已被用作枚举常量

enum class 的名字只在枚举内部可见，必须通过作用域解析运算符（::`）来访问，解决了命名冲突。

cpp 复制代码

enum class Color { black, white, red };
enum class Light { google, white, baidu }; // white 不会冲突

Color c = Color::black; // 必须加上 Color::
Light l = Light::white; // 必须加上 Light::

auto white = false;     //此时的 white 是一个独立的变量

强类型安全与隐式转换

不限作用域的枚举会极其隐式地转换为整型（甚至浮点型），这经常导致不合逻辑的代码能够通过编译。而 enum class` 是强类型的，绝不隐式转换。

cpp 复制代码

enum Color { black, white, red };

Color c = red;

// 荒谬的比较：颜色竟然可以和数字、浮点数直接比大小！
if (c < 14.5) { 
    // 编译通过！red 被隐式转换成了整数 2
    auto x = c * 10; // 编译通过！允许算术运算
}

cpp 复制代码

enum class Color { black, white, red };

Color c = Color::red;

// if (c < 14.5) { } // 编译错误！不能将 Color 与 double 进行比较

// if (c == 2) { }   // 编译错误！不能将 Color 与 int 进行比较

// 如果真的需要转换，必须进行显式类型转换（static_cast）
if (static_cast<int>(c) == 2) {
    // 显式转换，安全且意图明确
}

前置声明

在 C++ 中，能够前置声明一个类型可以减少头文件包含，从而加快编译速度。

:::info

传统 enum ：通常不能前置声明。因为编译器需要知道枚举的最大值，以此来决定底层用多大的整数类型（char、int 还是 short`）来存储它。

:::

:::success

enum class ：天生支持前置声明。因为它的默认底层类型（underlying type）是固定的（标准规定默认为 int`）。

:::

plain 复制代码

// ==================== 头文件 Widget.h ====================
enum class Status; // 完美支持前置声明！不需要知道具体有哪些枚举值

class Widget {
    Status s;      // 编译器知道 Status 默认是 int 大小（4字节），可以确定 Widget 大小
};

// ==================== 实现文件 Widget.cpp ====================
enum class Status { Good, Failed, Unknown }; // 在这里才给出具体定义

:::color4

📌**补充说明：C++11 也允许传统的 enum 进行前置声明，但你必须显式指定底层类型**，如 enum Color: uint8_t;。而enum class 不需要显式指定，默认就是 int`。

:::

特例：什么时候不限作用域的 enum` 更好？

📢**当我们需要使用 std::tuple 并通过语义化的名字去获取里面的元素时，传统 ****enum**`** 的隐式转换反而成了一种"便利"。**

cpp 复制代码

#include <tuple>
#include <string>

using UserInfo = std::tuple<std::string,  // 姓名
                    std::string,  // 邮箱
                    std::size_t>; // 声望值

// 使用传统的 unscoped enum
enum UserFields { uName, uEmail, uRep };

void processUser() {
    UserInfo u("Alice", "alice@email.com", 99);

    // 隐式转换为了 std::size_t，语法非常自然
    auto name = std::get<uName>(u); 
}

cpp 复制代码

enum class UserFields { uName, uEmail, uRep };

void processUser() {
    UserInfo u("Alice", "alice@email.com", 99);

    // 极其恶心、冗长的语法：必须 static_cast
    auto name = std::get<static_cast<std::size_t>(UserFields::uName)>(u);
}

现代 C++ 的替代方案（C++17 结构化绑定）

在现代 C++（C++17 及以后）中，即使是上述特例，我们也不再依赖传统 enum` 了，因为我们有了结构化绑定，它比上面两种方法都更优雅：

cpp 复制代码

void processUser() {
    UserInfo u("Alice", "alice@email.com", 99);

    // 直接解包，连枚举都不需要定义了
    auto [name, email, rep] = u; 
}