在C++中，使用有符号变量还是无符号变量作为标志的方式？

Question

有没有在使用标志时使用有符号变量和无符号变量的“最佳实践”或习惯？个人会使用无符号变量，但我可以看到一些代码中甚至使用有符号变量来表示标志。我的意思是特别是在库接口中很重要。

更新：我不能接受“使用枚举”的答案，因为它是实现相关的，不能在库接口中使用。

- Tomas Kubes

---

标志（flags）对我来说应该是一个枚举（enum）。 - Nim

对我来说，标志(flag)不是一个枚举(enum)——因为标志可以与位运算符（如 |、& 和 ~）一起使用。 - tmp

既然您不打算将变量用作十进制，因此使用有符号类型没有任何好处。您还可以考虑使用 std::bitset。 - Sambuca

除非您使用了类型化枚举。 - eerorika

如果您正在使用C++接口来访问您的库（而不是extern "C"），那么您将无法使用由与您的库用户使用不同编译器编译的库。 C++ ABI从编译器到编译器甚至从版本到版本都会发生变化... - MofX

Answer 1

我认为无符号类型是标志集的更好表示形式。因为您需要一定数量的等效位来表示您的标志。在有符号类型中，第一个位有点特殊。

可能std::bitset也可以满足您的要求。并且将为您提供基本的逻辑运算符和转换方法。

#include <iostream>
#include <bitset>
using namespace std;

int main() {
    std::bitset<4> flags;
    flags.set(1);
    flags.set(3);
    std::cout << flags.to_string() << std::endl;
    std::cout << flags.to_ulong() << std::endl;
    return 0;
}

DEMO

- Sambuca

---

对于那些懒得点击链接的人来说：'&'、'|'、'^'甚至'[]'都有重载。 - TobiMcNamobi

Answer 2

众所周知，标志（flags）始终是非负整数，但为什么要使用 int / unsigned int / short / unsigned short 来表示标志呢？应该使用 #define，或者更好的方法是使用 enum 类型。

enum flags
{
    FLAG0 = 0,
    FLAG1 = 1,
    FLAG2 = 2,
    ...
    FLAGN = n
};

- Filip Kowalski

---

不要使用 #define。 - eerorika

请再次阅读用户2079303的评论，实际上需要阅读多次以保持记忆。并广泛应用这个建议。 - PW.

众所周知，“标志”始终是正整数，但这并不正确。枚举的基础类型应该是一个足够大以容纳枚举所有值的整数类型；通常为“int”。此外，每个枚举类型都应与“char”或“signed”/“unsigned”整数类型兼容。 - PaperBirdMaster

@PaperBirdMaster，好的，也许我用“总是”这个词有点过了。但你见过负值标志吗？你听说过有人这样做吗？我认为可以肯定地说，“因为在C ++中有超过2×10 ^ 9个正整数标志需要枚举”，所以几乎总是使用正整数标志。我认为这也是一个好的实践。 - Filip Kowalski

@qub1n 我的观点是，除非您完全控制源代码（例如：如果您不是开发供其他团队使用的库），否则不能对标志的类型进行假设，但如果您做出选择，必须坚持一致性。 使用整数进行标记（有符号或无符号）容易出错，因为存在意外/不受控制的类型转换，并且整数没有标志语义； 如果由我选择，我会避免在此任务中使用整数（有符号或无符号），而是使用“枚举”、“位集”或“vector<bool>”。 - PaperBirdMaster

Answer 3

如果你决定使用枚举来表示标志，这里有一个有用的宏，可以为你的枚举类型创建位运算符的代码。

#define GENERATE_ENUM_FLAG_OPERATORS(enumType) \
    inline enumType operator| (enumType lhs, enumType rhs) \
    { \
        return static_cast<enumType>(static_cast<int>(lhs) | static_cast<int>(rhs)); \
    } \
    inline enumType& operator|= (enumType& lhs, const enumType& rhs) \
    { \
        lhs = static_cast<enumType>(static_cast<int>(lhs) | static_cast<int>(rhs)); \
        return lhs; \
    } \
    inline enumType operator& (enumType lhs, enumType rhs) \
    { \
        return static_cast<enumType>(static_cast<int>(lhs) & static_cast<int>(rhs)); \
    } \
    inline enumType& operator&= (enumType& lhs, const enumType& rhs) \
    { \
        lhs = static_cast<enumType>(static_cast<int>(lhs) & static_cast<int>(rhs)); \
        return lhs; \
    } \
    inline enumType operator~ (const enumType& rhs) \
    { \
        return static_cast<enumType>(~static_cast<int>(rhs)); \
    }

使用方法：

enum Test
{
    TEST_1 = 0x1,
    TEST_2 = 0x2,
    TEST_3 = 0x4,
};
GENERATE_ENUM_FLAG_OPERATORS(Test);

Test one = TEST_1;
Test two = TEST_2;

Test three = one | two;

- rozina

---

我宁愿使用 std::underlying_type<enumType>::type 而不是 int。 - lisyarus

嗯，auto three = Test(TEST_1 | TEST_2) 与默认运算符也非常配合。 - Nim

我使用C++03编译器，因此我的代码不包含C++11语法 :) - rozina

@Nim 当然可以，但你需要每次进行类型转换。对我来说，这是 function(TEST_1 | TEST_2) 与 function(Test(TEST_1 | TEST_2)) 的区别。而且所有这些运算符都是内联的，在运行时不会产生任何开销。 - rozina