C++中的Enum Class詳解

一、Enum Class概述

Enum Class（又稱Scoped Enumeration，枚舉類）是C++中用於聲明枚舉類型的一種方式。與傳統的C++枚舉類型相比，Enum Class提供了更嚴謹的類型檢查、更好的可讀性和更佳的作用域管理。

二、Enum Class的定義與使用

Enum Class與普通枚舉類型不同，它們必須被顯式地定義為一個class或struct的成員，並且默認的枚舉類型是int。

enum class Color {
    RED, BLUE, GREEN
};

上面的代碼定義了一個名為Color的枚舉類，其中包含了三個元素:RED、BLUE和GREEN。在枚舉類型被定義之後，就可以用它來聲明變量：

Color c = Color::RED;
if (c == Color::RED) {
    cout << "The color is RED" << endl;
}

三、作用域管理與類型檢查

與普通枚舉類型相比，Enum Class提供了更良好的作用域管理。聲明一個Enum Class後，其中的元素都在該Enum Class的命名空間下：

enum class Color {
    RED, BLUE, GREEN
};
enum class Size {
    SMALL, MEDIUM, LARGE
};
int main() {
    Color c = Color::RED;
    Size s = Size::LARGE;
    // c == Size::LARGE;  //編譯錯誤：錯誤的枚舉類型
    return 0;
}

在上面的代碼中，Color和Size對元素RED都有定義。但是在main函數中，我們可以安全地使用Color::RED或Size::LARGE，不會發生衝突。如果試圖將Color類型與Size類型混淆，則編譯器會指出錯誤。

此外，Enum Class還提供了更嚴謹的類型檢查。這意味着我們無法使用某個Enum Class類型來表示另一個類型：

enum class Color {
    RED, BLUE, GREEN
};
int main() {
    Color c = Color::RED;
    // 以下語句是非法的
    // int n = static_cast(c);
    // int m = c;
    return 0;
}

在上面的代碼中，我們試圖將Color類型轉換為int類型或直接賦值給int類型。由於類型不匹配，編譯器將不會通過這樣的語句。 如果必須要將Enum Class類型強制轉換，可以使用static_cast：

enum class Color {
    RED, BLUE, GREEN
};
int main() {
    Color c = Color::RED;
    int n = static_cast(c);
    return 0;
}

四、Enum Class的默認值

與傳統的枚舉類型相同，Enum Class的元素也有默認值。不過，與普通枚舉類型不同的是，Enum Class的默認值可以在定義時指定。如果未指定，則默認的值為0。注意，即便設置了默認值，Enum Class元素也不能隱式地轉換為整數類型，因此它們不能用作數組的索引值或函數參數。

enum class Color {
    RED = 1, BLUE, GREEN
};
int main() {
    Color c = Color::BLUE;
    cout << static_cast(c) << endl; // 輸出值為 2
    return 0;
}

五、Enum Class的嵌套和前置聲明

Enum Class可以在其他class、namespace或函數中嵌套使用。 在嵌套時，需要使用作用域運算符來引用Elements。同時需要注意，在枚舉類定義前聲明變量時，需要在該變量名之前加上枚舉類名及作用域運算符。

class A {
public:
    enum class Color {
        RED, BLUE, GREEN
    };
    Color c;
};
int main() {
    A::Color c = A::Color::RED;
    return 0;
}

六、Enum Class的強類型枚舉

在C++20中，Enum Class提供了一種新的枚舉類型，即強類型枚舉類型（常稱為枚舉類）。與傳統的Enum Class相比，枚舉類提供了更完整的類型安全性。我們使用enum class關鍵字來定義一個枚舉類型，在此基礎上，使用關鍵字enum來定義一個枚舉類:

enum class Color : char {
    RED, BLUE, GREEN
};
int main() {
    Color c = Color::RED;
    char red = static_cast(c);
    return 0;
}

在上面的代碼中，枚舉類類型被指定為char，因此它只能存儲char類型的值。c實際上是一個枚舉類型的字符類型的實例。我們可以使用static_cast將c的值強制轉換為char。如果c的值不是char類型，則編譯器會報告一個錯誤。

七、總結

Enum Class提供了更強的類型安全和更好的作用域管理，同時也解決了原始枚舉的一些限制。通過使用Enum Class，我們可以更易於編寫和維護類型安全的C++代碼。