23

古い C++ コードを修正しているときに、列挙型として定義されたいくつかのビットフラグに出くわしました。

enum FooFlags
{
    FooFlag1 = 1 << 0,
    FooFlag2 = 1 << 1,
    FooFlag3 = 1 << 2
    // etc...
};

これは珍しいことではありませんが、フラグを結合し始めるとすぐに型情報が失われるのが気になりました。

int flags = FooFlag1 | FooFlag2;   // We've lost the information that this is a set of flags relating to *Foo*

SO を検索したところ、これに悩まされているのは私だけではないことがわかりました。

代替手段の 1 つは、フラグを #defines または const 積分として宣言することです。そのため、ビット単位の操作では型が変換されません (おそらく)。これの問題は、ビットセットが int やその他の列挙型を介して無関係なフラグと混ざり合うことを可能にすることです。

私はstd::bitsetとboost::dynamic_bitsetに精通していますが、どちらも私の問題に対処するようには設計されていません。私が探しているのは、C# のFlagsAttributeのようなものです。

私の質問は、ビットフラグの（より）タイプセーフなセットに対して他にどのような解決策がありますか?

以下に独自のソリューションを投稿します。

4

3 に答える 3

21

適切な型の結果を返す列挙型の演算子をオーバーロードできます。

inline FooFlags operator|(FooFlags a, FooFlags b) {
  return static_cast<FooFlags>(+a | +b);
}

理論的に安全であるためには、可能な限り高い値を手動で宣言して、列挙型の範囲がすべての組み合わせを確実にキャッチできるようにする必要があることに注意してください。

  • 実際には必要ありません: 列挙の範囲は常にすべての組み合わせをキャッチできます。これは、列挙の範囲の最大の正の値は、常に(2^N)-1最初Nに最高の列挙子を表すことができるためです。その値はすべてのビットが 1 です。
于 2010-11-19T16:45:19.317 に答える
14

VS2010 の現在のバージョンで許可されている c++0x の要素を使用して、私自身のソリューションを次に示します。

#include <iostream>
#include <numeric>
#include <string>

#include <initializer_list>

template <typename enumT>
class FlagSet
{
    public:

        typedef enumT                     enum_type;
        typedef decltype(enumT()|enumT()) store_type;

        // Default constructor (all 0s)
        FlagSet() : FlagSet(store_type(0))
        {

        }

        // Initializer list constructor
        FlagSet(const std::initializer_list<enum_type>& initList)
        {
            // This line didn't work in the initializer list like I thought it would.  It seems to dislike the use of the lambda.  Forbidden, or a compiler bug?
            flags_ = std::accumulate(initList.begin(), initList.end(), store_type(0), [](enum_type x, enum_type y) { return x | y; })
        }

        // Value constructor
        explicit FlagSet(store_type value) : flags_(value)
        {

        }

        // Explicit conversion operator
        operator store_type() const
        {
            return flags_;
        }

        operator std::string() const
        {
            return to_string();
        }

        bool operator [] (enum_type flag) const
        {
            return test(flag);
        }

        std::string to_string() const
        {
            std::string str(size(), '0');

            for(size_t x = 0; x < size(); ++x)
            {
                str[size()-x-1] = (flags_ & (1<<x) ? '1' : '0');
            }

            return str;
        }

        FlagSet& set()
        {
            flags_ = ~store_type(0);
            return *this;
        }

        FlagSet& set(enum_type flag, bool val = true)
        {
            flags_ = (val ? (flags_|flag) : (flags_&~flag));
            return *this;
        }

        FlagSet& reset()
        {
            flags_ = store_type(0);
            return *this;
        }

        FlagSet& reset(enum_type flag)
        {
            flags_ &= ~flag;
            return *this;
        }

        FlagSet& flip()
        {
            flags_ = ~flags_;
            return *this;
        }

        FlagSet& flip(enum_type flag)
        {
            flags_ ^= flag;
            return *this;
        }

        size_t count() const
        {
            // http://www-graphics.stanford.edu/~seander/bithacks.html#CountBitsSetKernighan

            store_type bits = flags_;
            size_t total = 0;
            for (; bits != 0; ++total)
            {
                bits &= bits - 1; // clear the least significant bit set
            }
            return total;
        }

        /*constexpr*/ size_t size() const   // constexpr not supported in vs2010 yet
        {
            return sizeof(enum_type)*8;
        }

        bool test(enum_type flag) const
        {
            return (flags_ & flag) > 0;
        }

        bool any() const
        {
            return flags_ > 0;
        }

        bool none() const
        {
            return flags == 0;
        }

    private:

        store_type flags_;

};

template<typename enumT>
FlagSet<enumT> operator & (const FlagSet<enumT>& lhs, const FlagSet<enumT>& rhs)
{
    return FlagSet<enumT>(FlagSet<enumT>::store_type(lhs) & FlagSet<enumT>::store_type(rhs));
}

template<typename enumT>
FlagSet<enumT> operator | (const FlagSet<enumT>& lhs, const FlagSet<enumT>& rhs)
{
    return FlagSet<enumT>(FlagSet<enumT>::store_type(lhs) | FlagSet<enumT>::store_type(rhs));
}

template<typename enumT>
FlagSet<enumT> operator ^ (const FlagSet<enumT>& lhs, const FlagSet<enumT>& rhs)
{
    return FlagSet<enumT>(FlagSet<enumT>::store_type(lhs) ^ FlagSet<enumT>::store_type(rhs));
}

template <class charT, class traits, typename enumT>
std::basic_ostream<charT, traits> & operator << (std::basic_ostream<charT, traits>& os, const FlagSet<enumT>& flagSet)
{
    return os << flagSet.to_string();
}

インターフェイスはstd::bitsetをモデルにしています。私の目標は、型の安全性と (もしあれば) 最小限のオーバーヘッドという C++ の精神に忠実であることでした。私の実装に関するフィードバックを歓迎します。

最小限の例を次に示します。

#include <iostream>

enum KeyMod
{
    Alt     = 1 << 0,  // 1
    Shift   = 1 << 1,  // 2
    Control = 1 << 2   // 4
};

void printState(const FlagSet<KeyMod>& keyMods)
{
    std::cout << "Alt is "     << (keyMods.test(Alt)     ? "set" : "unset") << ".\n";
    std::cout << "Shift is "   << (keyMods.test(Shift)   ? "set" : "unset") << ".\n";
    std::cout << "Control is " << (keyMods.test(Control) ? "set" : "unset") << ".\n";
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    FlagSet<KeyMod> keyMods(Shift | Control);

    printState(keyMods);

    keyMods.set(Alt);
    //keyMods.set(24);    // error - an int is not a KeyMod value
    keyMods.set(Shift);
    keyMods.flip(Control);

    printState(keyMods);

    return 0;
}
于 2010-11-19T16:19:03.637 に答える
8

のためにc++11バージョンを追加するかもしれないと思ったenum class

FooFlags operator|(FooFlags a, FooFlags b)
{
  typedef std::underlying_type<FooFlags>::type enum_type;
  return static_cast<FooFlags>(static_cast<enum_type>(a) | static_cast<enum_type>(b));
}

あなたがc++11バージョンがそれをサポートしているなら、私はこれがconstexpr

于 2012-08-15T20:39:09.847 に答える