能否确定一个枚举类型是强类型的？

Question

C++11引入了两种不同的枚举处理方法：一个是让它们有作用域，另一个是让它们有类型。因此，现在我们有四种不同的枚举子类型：

enum Old {};
enum Typed : int8_t {};
enum class Scoped {};
enum class TypedScoped : int8_t {};

这个问题询问如何确定枚举是否有作用域。我想知道如何确定枚举是否有类型。

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额外的信息

我使用Qt框架，它提供了QDataStream类以便以一种便携式跨平台的方式序列化/反序列化数据。 显然，为了使结果数据流具有可移植性，您必须将所有整数存储在固定长度的形式中。这也包括枚举。 早些时候，我制作了几个辅助宏来定义枚举的序列化/反序列化，通过将它们转换为具有固定（用户指定）长度的整数：

#define SC_DECLARE_DATASTREAM_WRITE_OPERATOR(_TYPE) \
    QDataStream &operator<<(QDataStream &stream, _TYPE v);

#define SC_DECLARE_DATASTREAM_READ_OPERATOR(_TYPE) \
    QDataStream &operator>>(QDataStream &stream, _TYPE &v);

#define SC_DECLARE_DATASTREAM_OPERATORS(_TYPE) \
    SC_DECLARE_DATASTREAM_WRITE_OPERATOR(_TYPE) \
    SC_DECLARE_DATASTREAM_READ_OPERATOR(_TYPE)

#define SC_DEFINE_DATASTREAM_ENUM_WRITE_OPERATOR(_TYPE, _LEN) \
    QDataStream &operator<<(QDataStream &stream, _TYPE v) \
{ \
    qint ## _LEN t = v; \
    static_assert(sizeof(t) >= sizeof(v), "Increase length"); \
    stream << t; \
    return stream; \
    }

#define SC_DEFINE_DATASTREAM_ENUM_READ_OPERATOR(_TYPE, _LEN) \
    QDataStream &operator>>(QDataStream &stream, _TYPE &v) \
{ \
    qint ## _LEN t {0}; \
    static_assert(sizeof(t) >= sizeof(v), "Increase length"); \
    stream >> t; \
    if(stream.status() == QDataStream::Ok) \
    v = static_cast<_TYPE>(t); \
    return stream; \
    }

#define SC_DEFINE_DATASTREAM_ENUM_OPERATORS(_TYPE, _LEN) \
    SC_DEFINE_DATASTREAM_ENUM_WRITE_OPERATOR(_TYPE, _LEN) \
    SC_DEFINE_DATASTREAM_ENUM_READ_OPERATOR(_TYPE, _LEN)

现在，C++11允许指定底层枚举类型，因此我可以简化上述提到的宏：

#define SC_DEFINE_DATASTREAM_TYPED_ENUM_WRITE_OPERATOR(_TYPE) \
    QDataStream &operator<<(QDataStream &stream, _TYPE v) \
{ \
    const std::underlying_type<_TYPE>::type t {static_cast<std::underlying_type<_TYPE>::type>(v)}; \
    stream << t; \
    return stream; \
    }

#define SC_DEFINE_DATASTREAM_TYPED_ENUM_READ_OPERATOR(_TYPE) \
    QDataStream &operator>>(QDataStream &stream, _TYPE &v) \
{ \
    std::underlying_type<_TYPE>::type t {0}; \
    stream >> t; \
    if(stream.status() == QDataStream::Ok) \
    v = static_cast<_TYPE>(t); \
    return stream; \
    }

但是，如果用户不小心在没有指定底层类型的枚举中使用新的（*_TYPED_*）宏，那么这将打破可移植性的保证，因为在不同平台上编译相同代码可能会产生不同的底层类型，从而导致序列化/反序列化代码中的整数长度不同。

我需要添加一个 static_assert 到代码中，如果枚举在声明时没有强类型化，它将会打破编译过程。

- ScumCoder

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你真正想做什么？无论如何，都有方法可以获取底层类型。 - John

你认为 enum Old { VALUE = -1ULL; }; 是一种带类型的枚举吗？ - NathanOliver

我不确定你是否可以检查 enum 是否具有指定类型，但是你可以检查其底层类型是什么：https://en.cppreference.com/w/cpp/types/underlying_type - Ben Jones

@VictorGubin 你从哪里得到的这个信息？如果未指定类型，默认情况下，int 只适用于有作用域的枚举。 - NathanOliver

@VictorGubin，所以你刚才引用的内容与你之前说的相反。底层类型是一个实现定义的整数类型，可以表示所有枚举器值；除非枚举器的值无法适应int或unsigned int，否则该类型不大于int 意味着根据值的不同，任何从char到int的类型都是可接受的。 enum foo { bar }; 合法地允许具有char底层类型。 - NathanOliver

Answer 1

std::underlying_type可以用于将编译限制为一组固定宽度整数类型（例如使用std::is_same）：

#include <type_traits>
#include <cstdint>

template <typename T>
    constexpr bool is_fixed =
        std::is_same<T, std::int8_t>::value ||
        std::is_same<T, std::int16_t>::value
        // etc..
    ;

enum class E1 : std::int8_t {};
    static_assert( is_fixed<std::underlying_type_t<E1>>, "fixed");

enum class E2 {};
    static_assert(!is_fixed<std::underlying_type_t<E2>>, "not fixed");

变量模板自C++14起确实可用，但在C++11中可以通过constexpr函数或struct/class实现相同的效果：

template <typename T>
    constexpr bool is_fixed_f() {
        return  std::is_same<T, std::int8_t>::value ||
                std::is_same<T, std::int16_t>::value
                // etc..
        ;
    }

template <typename T>
    struct is_fixed_s {
        static constexpr bool value =
            std::is_same<T, std::int8_t>::value ||
            std::is_same<T, std::int16_t>::value
            // etc..
        ;
    };

- oknenavin

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你好，很高兴看到你在为SO做出贡献，但目前这更像是一条评论而不是答案。OP已经链接了你刚刚发布的答案。此外，我在这里只看到一个问题，即标题中提出的：“是否可能确定枚举是否为强类型？”尽管写“你可以使用XXX来做YYY”是技术上正确的答案，但最好提供一些概念证明代码。 - R2RT

Answer 2

回答标题问题: 不，无法知道枚举是否具有显式底层类型。

即使有，也无法解决您的实际问题，这更像是“如何知道枚举类型具有固定大小？”

想象一下这个简单的情况：

enum class Foo : long {};

在某些系统上，它将会是32位的，在另一些系统上则会是64位的。因此，即使某种机制让你找出它具有明确的类型，它也无法帮助你，因为大小不可移植。

- John Zwinck

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显然，当指定枚举的基础类型时，用户应该使用固定长度整数。这就是全部意图。像您示例中指定非固定类型是如此荒谬的选择，以至于它的可能性不是问题，不像用户未指定类型的可能性那样。 - ScumCoder