c++ - enum クラスの演算子の実装

Question

問題の「enum クラス」のインクリメントとデクリメント</a>の議論に続いて、型の算術演算子の実装の可能性についてお聞きしたいと思いenum classます。

元の質問の例:

enum class Colors { Black, Blue, White, END_OF_LIST };

// Special behavior for ++Colors
Colors& operator++( Colors &c ) {
  c = static_cast<Colors>( static_cast<int>(c) + 1 );
  if ( c == Colors::END_OF_LIST )
    c = Colors::Black;
  return c;
}

既に定義された演算子を持つ型にキャストせずに算術演算子を実装する方法はありますか? 思いつきませんが、キャストが気になります。通常、キャストは何か問題があることを示しており、キャストを使用するには十分な理由が必要です。特定の型を強制することなく、演算子の実装を実現できる言語を期待しています。

2018 年 12 月更新: C++17 に向けた論文の 1 つは、enum クラス変数と基になる型の間の変換を許可することで、少なくとも部分的にこれに対処しているようです: http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/ docs/papers/2016/p0138r2.pdf

Answer 1

キャストなしの解決策は、スイッチを使用することです。ただし、テンプレートを使用して疑似スイッチを生成できます。原則は、テンプレートリスト（またはパラメータパック）を使用して列挙型のすべての値を再帰的に処理することです。だから、ここに私が見つけた3つの方法があります。

テスト列挙型：

enum class Fruit
{
    apple,
    banana,
    orange,
    pineapple,
    lemon
};

バニラスイッチ（ここに住んでいます）：

Fruit& operator++(Fruit& f)
{
    switch(f)
    {
        case Fruit::apple:     return f = Fruit::banana;
        case Fruit::banana:    return f = Fruit::orange;
        case Fruit::orange:    return f = Fruit::pineapple;
        case Fruit::pineapple: return f = Fruit::lemon;
        case Fruit::lemon:     return f = Fruit::apple;
    }
}

C ++ 03っぽい方法（ここに住んでいます）：

template<typename E, E v>
struct EnumValue
{
    static const E value = v;
};

template<typename h, typename t>
struct StaticList
{
    typedef h head;
    typedef t tail;
};

template<typename list, typename first>
struct CyclicHead
{
    typedef typename list::head item;
};

template<typename first>
struct CyclicHead<void,first>
{
    typedef first item;
};

template<typename E, typename list, typename first = typename list::head>
struct Advance
{
    typedef typename list::head lh;
    typedef typename list::tail lt;
    typedef typename CyclicHead<lt, first>::item next;

    static void advance(E& value)
    {
        if(value == lh::value)
            value = next::value;
        else
            Advance<E, typename list::tail, first>::advance(value);
    }
};

template<typename E, typename f>
struct Advance<E,void,f>
{
    static void advance(E& value)
    {
    }
};

/// Scalable way, C++03-ish
typedef StaticList<EnumValue<Fruit,Fruit::apple>,
        StaticList<EnumValue<Fruit,Fruit::banana>,
        StaticList<EnumValue<Fruit,Fruit::orange>,
        StaticList<EnumValue<Fruit,Fruit::pineapple>,
        StaticList<EnumValue<Fruit,Fruit::lemon>,
        void
> > > > > Fruit_values;

Fruit& operator++(Fruit& f)
{
    Advance<Fruit, Fruit_values>::advance(f);
    return f;
}

C ++ 11風の方法（ここに住んでいます）：

template<typename E, E first, E head>
void advanceEnum(E& v)
{
    if(v == head)
        v = first;
}

template<typename E, E first, E head, E next, E... tail>
void advanceEnum(E& v)
{
    if(v == head)
        v = next;
    else
        advanceEnum<E,first,next,tail...>(v);
}

template<typename E, E first, E... values>
struct EnumValues
{
    static void advance(E& v)
    {
        advanceEnum<E, first, first, values...>(v);
    }
};

/// Scalable way, C++11-ish
typedef EnumValues<Fruit,
        Fruit::apple,
        Fruit::banana,
        Fruit::orange,
        Fruit::pineapple,
        Fruit::lemon
> Fruit_values11;

Fruit& operator++(Fruit& f)
{
    Fruit_values11::advance(f);
    return f;
}

（C ++ 11っぽい古いバージョン）

プリプロセッサを追加して値のリストを繰り返す必要をなくすことで、拡張できる場合があります。

Answer 2

列挙型のC++のすべての演算子は、基になる型にキャストせずに記述できますが、結果は途方もなく冗長になります。

例として：

size_t index( Colors c ) {
  switch(c) {
    case Colors::Black: return 0;
    case Colors::Blue: return 1;
    case Colors::White: return 2;
  }
}
Color indexd_color( size_t n ) {
  switch(n%3) {
    case 0: return Colors::Black;
    case 1: return Colors::Blue;
    case 2: return Colors::White;
  }
}
Colors increment( Colors c, size_t n = 1 ) {
  return indexed_color( index(c) + n );
}
Colors decrement( Colors c, size_t n = 1 ) {
  return indexed_color( index(c)+3 - (n%3) );
}
Colors& operator++( Colors& c ) {
  c = increment(c)
  return c;
}
Colors operator++( Colors& c, bool ) {
  Colors retval = c;
  c = increment(c)
  return retval;
}

スマートコンパイラは、これらを基本積分型に直接ある操作に変換できるようになります。

しかし、あなたのインターフェースでenum class基本積分型にキャストすることは悪いことではありません。そして、演算子はあなたのインターフェースの一部ですenum class。

そのループが気に入らず、size_tそれを偽のキャストと見なす場合は、次のように書くことができます。

Colors increment( Colors c ) {
  switch(c) {
    case Colors::Black: return Colors::Blue;
    case Colors::Blue: return Colors::White;
    case Colors::White: return Colors::Black;
  }
}

n同様にデクリメントについても、繰り返しのループとしてインクリメントバイを実装しますincrement。