C ++枚举类：转换为非现有条目

Question

我在一个项目中有这种情况，我们有一些套接字通信，主要交换字符进行流量控制。我们将这些角色转换为开关中的enum class : char。我想知道，如果另一端发送的字符不在我们的枚举类中，可能会发生什么。

我有这个mwe：

enum class Foo : char {
    UNKNOWN,
    ENUM1 = 'A',
    ENUM2 = 'B',
    ENUM3 = 'C'
};

char bar1() {
    return 'B';
}

char bar2() {
    return 'D';
}

int main() {
    switch((Foo)bar1()) {
        case Foo::UNKNOWN:std::cout << "UNKNWON" << std::endl;break;
        case Foo::ENUM1:std::cout << "ENUM1" << std::endl;break;
        case Foo::ENUM2:std::cout << "ENUM2" << std::endl;break;
        case Foo::ENUM3:std::cout << "ENUM3" << std::endl;break;
        default:std::cout << "DEFAULT" << std::endl;break;
    }
    switch((Foo)bar2()) {
        case Foo::UNKNOWN:std::cout << "UNKNWON" << std::endl;break;
        case Foo::ENUM1:std::cout << "ENUM1" << std::endl;break;
        case Foo::ENUM2:std::cout << "ENUM2" << std::endl;break;
        case Foo::ENUM3:std::cout << "ENUM3" << std::endl;break;
        default:std::cout << "DEFAULT" << std::endl;break;
    }
    return 0;
}

在这个例子中，我有一个带有未指定条目的enum class : char和三个char分配的条目。当我运行它时，我收到的输出是

ENUM2
DEFAULT

这似乎完美无缺，因为未定义的示例只是跳转到默认情况。但是，这是“存钱吗”吗？我现在可能没有看到一些陷阱或其他并发症吗？

Answer 1

这是完全安全的，因为：

• 你的enum class是一个范围的枚举;
• 你的枚举有一个固定的基础类型: char;
• 所以枚举的值是char类型的值;
• 因此，对枚举的char值的强制转换是完全有效的。

这里的C ++ 17标准引用与上述语句相对应：

[dcl.enum] / 2 :( ...）enum-keys enum class和enum struct在语义上是等价的;使用其中一个声明的枚举类型是作用域枚举，其枚举器是作用域枚举器。

[dcl.enum] / 5 :( ...）每个枚举也有一个基础类型。可以使用enum-base显式指定基础类型。 （...）在这两种情况下，基础类型都被认为是固定的。 （......）

[dcl.enum] / 8：对于其基础类型是固定的枚举，枚举的值是基础类型的值。 （......）

[expr.static.cast] / 10可以将整数或枚举类型的值显式转换为完整的枚举类型。如果枚举类型具有固定的基础类型，则首先通过整数转换将值转换为该类型（如果需要），然后再转换为枚举类型。 [expr.cast] / 4 const_cast，static_cast，static_cast后跟const_cast，reinterpret_cast，reinterpret_cast后跟const_cast执行的转换可以使用显式类型转换的强制转换表示法执行。 （...）如果转换可以用上面列出的多种方式解释，则使用列表中首先出现的解释（...）

如果基础类型不能修复，结论会有所不同。在这种情况下，[dcl.enum] / 8的剩余部分将适用：它或多或少地说，如果你不在枚举的最小和最大枚举数之内，你不确定该值是否可以表示。

另请参阅问题Is it allowed for an enum to have an unlisted value?，它更通用（C ++和C）但不使用作用域枚举或指定的基础类型。

这里有一个代码片段，用于使用没有定义枚举数的枚举值：

switch((Foo)bar2()) {
    case Foo::UNKNOWN:          std::cout << "UNKNWON" << std::endl;break;
    case Foo::ENUM1:            std::cout << "ENUM1" << std::endl;break;
    case Foo::ENUM2:            std::cout << "ENUM2" << std::endl;break;
    case Foo::ENUM3:            std::cout << "ENUM3" << std::endl;break;
    case static_cast<Foo>('D'): std::cout << "ENUM-SPECIAL-D" << std::endl;break;
    default:                    std::cout << "DEFAULT" << std::endl;break;
}

Answer 2

这不完全安全。我发现C ++ Standard，[expr.static.cast]，第10段，陈述如下：

可以将整数或枚举类型的值显式转换为枚举类型。如果原始值在枚举值（7.2）的范围内，则该值不变。否则，结果值未指定（可能不在该范围内）。浮点类型的值也可以显式转换为枚举类型。结果值与将原始值转换为枚举的基础类型（4.9）以及随后的枚举类型相同。

7.2部分解释了如何确定限制：

对于其基础类型是固定的枚举，枚举的值是基础类型的值。否则，对于枚举，其中emin是最小的枚举数且emax是最大的，枚举的值是bmin到bmax范围内的值，定义如下：令两个补码表示为K，一个为0补码或符号幅度表示。 bmax是大于或等于max（| emin | - K，| emax |）且等于2M-1的最小值，其中M是非负整数。如果emin是非负的，则bmin为零，否则为 - （bmax + K）。如果bmin为零，则大小足以容纳枚举类型的所有值的最小位字段的大小为max（M，1），否则为M + 1。可以定义具有未由其任何枚举​​器定义的值的枚举。如果枚举器列表为空，则枚举的值就像枚举具有值为0的单个枚举器一样。

因此，如果它在范围内，它可能会将未定义的值转换为枚举，但如果不是，那么它是未定义的。从理论上讲，人们可以定义一个具有较大值的枚举，并确保然后投射可以工作，但是向后投射，从枚举到整数类型并进行比较可能会更好。