C++语言|enum那些事

引入概念

当我们需要表示如状态（文件的打开、关闭、读取、写入）、颜色（红色、绿色、蓝色）或对象类型（圆形、矩形、三角形）等场景时，枚举类型是一个不错的选择。

而什么是枚举类型呢？从上图的使用场景也可直窥一二。

定义一个传统的枚举类型：

enum color { red, orange, blue, yellow}; // red = 0, orange = 1, blue = 2, yellow = 3
color book = red;
color pencil = blue;
std::cout << book << std::endl; // 0
std::cout << pencil << std::endl; // 2

从上面的示例，可以得出简单的结论：枚举（Enumeration）是一种用于定义一组具有离散取值的相关命名常量的数据类型。

上面定义了一个传统枚举类型，也就意味着 C++ 是有新的枚举类型的，C++11 中引入了枚举类（enum class）。至于为什么有了传统的枚举类型还要定义新的枚举类呢？下面来探究一下。

传统枚举

如上面所举出的例子，枚举的语法定义格式为：

enum 枚举名 { 枚举成员1, 枚举成员2, ……}

枚举的使用：枚举名枚举变量 = 枚举元素;

通过枚举类型的语法格式和使用，就可以进行简单的枚举使用。

1 2	enum day { MON, TUE, WED, THU, FRI, SAT, SUN}; day today = WED;

既然可以使用，又为什么需要产生新枚举类呢？这就不得不提传统枚举的缺陷。

命名冲突

枚举值放置在同一作用域中时，两个枚举定义中的枚举量可能产生冲突。

1 2	enum Color { RED, GREEN, BLUE}; enum Fruit { APPLE, BANANA, ORANGE, RED};

在这个示例中定义了两个不同的枚举类型：Color 和 Fruit。然而它们都包含一个名为 RED 的枚举成员。当在同一个作用域内引用 RED ，编译器将无法区分是 Color RED 还是 Fruit RED ，由此编译器将产生错误。

类型转换

传统 C++ 枚举类型的枚举值被视为整数类型，因此它们可以隐式地转换为整数，这可能导致类型安全性问题，尤其是当不同枚举类型之间的值可以互相赋值时。

enum Color { RED, GREEN, BLUE};

Color myColor = RED; 
int colorValue = myColor; // 枚举值隐式转换为整数

在这个示例中，当我们将 Color 定义的枚举变量赋值给整型变量时，会发生枚举值的隐式转换。

全局作用域

传统 C++ 枚举类型的枚举值在整个作用域内可见，这可能导致不希望的全局命名污染问题，尤其是在不同的代码模块中。当然这和命名冲突是一个问题，但在这里我们更关注在不同代码模块中。

// 文件A.cpp
enum Direction { UP, DOWN, LEFT, RIGHT};

// 文件B.cpp
enum State { UN, OFF};

// 在文件B.cpp中引入了文件A.cpp中定义的Direction枚举值
// 这可能导致不希望的全局命名污染
std::cout << UP << std::endl; // 输出: 0
std::cout << UP << std::endl; // 输出: 0

因为传统枚举类型的枚举值在整个作用域内可见，所以在文件 B.cpp 中引入 Direction 枚举时，它也包含了 UP ，导致与文件 B.cpp 中定义的 State 枚举的 ON 值冲突。这就是全局命名污染问题，因为不同的枚举类型之间可能会产生意外的命名冲突，使代码难以理解和维护。

无法限制枚举的有效值
传统的 C++ 枚举类型无法限制变量接受的值范围，因为它们的枚举成员只是整数常量的命名表示，可以赋予枚举变量任何整数值，即使这些值不在枚举成员的范围内。

enum Month { JANUARY = 1, FEBRUARY, MARCH, ... , DECEMBER};

Month currentMonth = static_cast<Month>(42); // 赋予一个超出范围的整数值
// currentMonth 现在包含了一个不在枚举范围内的值

这种情况可能导致在程序中使用无效的枚举值，因为编译器不会阻止将任何整数值赋给枚举变量，这限制了类型安全性。

新枚举类（C++11）

C++11 引入了一种新的枚举类型，称为”枚举类”（enum class），也被称为”强类型枚举”。枚举类是传统枚举类型的改进版本，它提供了更好的类型安全性和作用域控制。

新枚举类的语法定义格式为：

enum class name { 枚举成员1, 枚举成员2, …… };

以下是一个枚举类的示例：

enum class Color { RED, GREEN, BLUE };

int main() {
    Color myColor = Color::RED;
    // myColor = 1; // error， 不能将整数值直接赋给枚举类变量
    int colorValue = static_cast<int>(myColor); // 显式转换为整数
}