枚举(enumeration)是独立的类型,其值限制在一个取值范围内(细节见下文),它可以包含数个明确命名的常量(“枚举项(enumerator)”)。各常量的值是某个整型类型(称为该枚举的底层类型(underlying type))的值。
枚举以下列语法定义:
enum-关键词 attr(可选) enum-名(可选) enum-基(可选)(C++11) { 枚举项列表(可选) } | (1) | |
enum-关键字 attr(可选) enum-名 enum-基(可选) ; | (2) | (C++11 起) |
1) enum-说明符,出现于声明语法的 声明说明符序列 :定义枚举类型与其枚举项。
2) 不可见(opaque)枚举声明:定义枚举类型,但不定义其枚举项:在此声明后,该类型是完整类型,且其大小已知。注意:仅有的在 enum-名 之前出现 嵌套名说明符 的情况,是类模板的有作用域枚举成员的显式特化声明 (C++14 起)
enum-关键字 | - | enum 、enum class (C++11 起) 或 enum struct (C++11 起) 之一 |
attr(C++11) | - | 任意数量的属性的可选序列 |
enum-名 | - | 所声明的枚举的名字。若存在,且若此声明为重声明,则其之前可带有 嵌套名说明符(C++11 起),即名字和作用域解析运算符 :: 的序列并以作用域解析运算符结尾。仅可在无作用域枚举声明中省略名字 |
enum-基(C++11) | - | 冒号 (: ),后随指名某个整型类型的 类型说明符序列(若它为 cv 限定,则忽略其限定性),该类型将作为此枚举类型的固定底层类型 |
枚举项列表 | - | 枚举项定义的逗号分隔列表,每项要么是简单的 标识符,它成为枚举项之名,要么是带初始化器的标识符:标识符 = 常量表达式。任一情况下,标识符 可直接后随一个可选的属性说明符序列。 (C++17 起) |
有两种截然不同的枚举:无作用域枚举(以 enum-关键词 enum
声明)和有作用域枚举(以 enum-关键词 enum class
或 enum struct
声明)。
无作用域枚举
enum 名字 { 枚举项 = 常量表达式 , 枚举项 = 常量表达式 , … } | (1) | |
enum 名字 : 类型 { 枚举项 = 常量表达式 , 枚举项 = 常量表达式 , … } | (2) | (C++11 起) |
enum 名字 : 类型 ; | (3) | (C++11 起) |
1) 声明无作用域枚举类型,其底层类型不固定(此情况中,底层类型是由实现定义的某个能表示所有枚举项值的整型类型;此类型不大于 int
,除非枚举项的值不能放入 int
或 unsigned int
。若枚举项列表为空,则底层类型为如同枚举拥有单个值为 0 的枚举项)。
2) 声明底层类型固定的无作用域枚举类型。
3) 无作用域枚举的不可见枚举声明必须指定底层类型。
每个 枚举项 都成为该枚举类型(即 名字)的一个具名常量,在其外围作用域可见,且可用于要求常量的任何位置。
每个枚举项都与一个底层类型的值相关联。当在 枚举项列表 中提供了初始化器时,各枚举项的值由那些初始化器所定义。若首个枚举项无初始化器,则其关联值为零。对于其他任何定义中无初始化器的枚举项,其关联值为前一枚举项加一。
- enum Foo { a, b, c = 10, d, e = 1, f, g = f + c };
- //a = 0, b = 1, c = 10, d = 11, e = 1, f = 2, g = 12
无作用域枚举类型的值可隐式转换为整型类型。若底层类型不固定,则其值可转换到以下列表中首个能保有其整个值范围的类型:int、unsigned int、long、unsigned long、long long 或 unsigned long long。若底层类型固定,则其值可转换到其提升后的底层类型。
- enum color { red, yellow, green = 20, blue };
- color col = red;
- int n = blue; // n == 21
整数、浮点和枚举类型的值,可用 static_cast
或显式转型转换到任何枚举类型。若底层类型不固定,且若源值在范围外(源值在范围内,若它能以足以保有目标枚举的所有枚举项的最小位域表示,这里若源值为浮点类型则首先转换到枚举的底层类型),则其结果未指明 (C++17 前)未定义 (C++17 起)。否则,结果与隐式转换到底层类型的结果相同。
注意,这种转换后的值不必等于任何为该枚举所定义的具名枚举项。
- enum access_t { read = 1, write = 2, exec = 4 }; //枚举项:1、2、4 范围:0..7
- access_t rwe = static_cast<access_t>(7);
- assert((rwe & read) && (rwe & write) && (rwe & exec));
- access_t x = static_cast<access_t>(8.0); // C++17 起为未定义行为
- access_t y = static_cast<access_t>(8); // C++17 起为未定义行为
- enum foo { a = 0, b = UINT_MAX }; // 范围:[0, UINT_MAX]
- foo x= foo(-1); // C++17 起为未定义行为,即使 foo 的底层类型为 unsigned int
无作用域枚举的 名字 可以忽略:这种声明仅将各枚举项引入到其外围作用域中:
- enum { a, b, c = 0, d = a + 2 }; // 定义 a = 0, b = 1, c = 0, d = 2
当无作用域枚举是类成员时,其枚举项可用类成员访问运算符 .
和 ->
访问:
- struct X
- {
- enum direction { left = 'l', right = 'r' };
- };
- X x;
- X* p = &x;
- int a = X::direction::left; // 仅于 C++11 及之后允许
- int b = X::left;
- int c = x.left;
- int d = p->left;
有作用域枚举
1) 声明底层类型为 int 的有作用域枚举类型(关键词 class 与 struct 完全等价) 2) 声明底层类型为 类型 的有作用域枚举类型 3) 底层类型为 int 的有作用域枚举类型的不可见枚举声明 4) 底层类型为 类型 的有作用域枚举类型的不可见枚举声明 每个 枚举项 都成为该枚举的类型(即 名字)的具名常量,它为该枚举的作用域所包含,且可用作用域解析运算符访问。没有从有作用域枚举项到整数类型的隐式转换,尽管 static_cast 可用于获得枚举项的数值。
| (C++11 起) |
底层类型固定的有作用域枚举类型和无作用域枚举类型,若下列全部条件为真,则都能用列表初始化从一个整数初始化而无需转型: - 初始化是直接列表初始化 - 初始化器列表仅有单个元素 - 枚举是底层类型固定的有作用域枚举或无作用域枚举 - 转换为非窄化转换 这使得我们能引入新的整数类型(例如 SafeInt)并享受与其底层整数类型相同的既存调用约定,即使在不利于以值传递/返回结构体的 ABI 上也是如此。
| (C++17 起) |
示例
运行此代码
- #include <iostream>
- // 采用 16 位的 enum
- enum smallenum: int16_t
- {
- a,
- b,
- c
- };
- // color 可为 red(值 0)、yellow(值 1)、green(值 20)或 blue(值 21)
- enum color
- {
- red,
- yellow,
- green = 20,
- blue
- };
- // altitude 可为 altitude::high 或 altitude::low
- enum class altitude: char
- {
- high='h',
- low='l', // C++11 允许尾随逗号
- };
- // 常量 d 为 0,常量 e 为 1,常量 f 为 3
- enum
- {
- d,
- e,
- f = e + 2
- };
- // 枚举类型(有作用域和无作用域)能拥有重载的运算符
- std::ostream& operator<<(std::ostream& os, color c)
- {
- switch(c)
- {
- case red : os << "red"; break;
- case yellow: os << "yellow"; break;
- case green : os << "green"; break;
- case blue : os << "blue"; break;
- default : os.setstate(std::ios_base::failbit);
- }
- return os;
- }
- std::ostream& operator<<(std::ostream& os, altitude al)
- {
- return os << static_cast<char>(al);
- }
- int main()
- {
- color col = red;
- altitude a;
- a = altitude::low;
- std::cout << "col = " << col << '\n'
- << "a = " << a << '\n'
- << "f = " << f << '\n';
- }
输出:
- col = red
- a = l
- f = 3
缺陷报告
下列更改行为的缺陷报告追溯地应用于以前出版的 C++ 标准。
DR | 应用于 | 出版时的行为 | 正确行为 |
---|---|---|---|
CWG 1638 | C++14 | 不可见枚举声明的文法禁止用于模板特化 | 容许 nested-name-specifier |