Item10 Prefer scoped enums to unscoped enums

woaidaima2017

通常来说我们在花括号中定义的名称其作用域就在花括号中，但是C++98的枚举类型的声明却不遵从这个规则。

1. enum Color {black,white,red};
   
2. auto white = false;   //编译出错white已经声明了

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事实上，上面这些枚举名称都暴露到外层的作用域中了，官方称这种枚举类型成为unscoped，也就是无作用限制的，在C++11中引入了scoped的枚举类型，枚举的名称不会暴露到外层作用域中。

1. enum class Color {black,white,red};
   
2. auto white = false;
   
3. Color c = Color::white;

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通过使用scoped的枚举类型，可以减少因为作用域的问题带来的名称污染，除了作用域外，scoped的枚举类型还有另外一个优点就是强类型，不会进行隐式类型转换，而unscoped的枚举类型可以隐式转换为整型。

1. enum Color {black,white,red};
   
2. Color c = red;
   
3. if (c < 14.5) {         //和浮点型进行比较
   
4.     .....
   
5. }
   
6. 
   
7. enum class CColor {black,white,red};
   
8. CColor cc = Color::red;
   
9. if (cc < 14.5) {        //编译出错，无法进行隐式类型转换。
   
10.     ....
    
11. }

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如果非要进行转换的化，可以借助与static_cast来进行显示的转换，除了上面提到的几个优点外，scoped类型还可以前向声明，这样可以加快编译的速度，看到这里的读者可能会问unscoped的枚举类型难道不能前向声明吗?

1. enum Color;         //编译不通过
   
2. enum class Color;   //编译通过

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通过实验，果不其然unscoped的枚举类型不支持前向声明!,好吧我承认我在这里说了一个慌，它是支持前向声明的，只不过不是这样前向声明的而已，接下来让我们解析下。前向声明，其实就是提前声明，而声明就是告诉目标是什么类型，长什么样子。具体的内容等用到了再去看它的定义。然后有一个事实大多数人却不知道，unscoped枚举类型的实际类型并不是enum，它有一个底层存储类型。而这个底层存储类型是编译器在编译的时候决策的，根据你的取值范围来定义你的底层存储类型。

1. enum Color {black,white,red};

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上面的Color的实际存储类型可能就是char类型，足够存储了。这一切的目的就是为了节省空间。也就是unscoped的实际类型是不定的是编译器负责选择，所以你前向声明的时候也就没办法指明其类型了。所以不支持上面这种方式来前向声明，但是可以在指定底层存储类型的情况下进行前向声明。有的读者可能好奇为什么C++11中引入的scoped枚举类型可以前向声明，还有如何指定底层存储类型。对于第一个问题，答案很简单，那就是scoped的底层存储类型是默认的，默认是int，我们也可以指定其它的存储类型。

1. enum class Color: std::uint32_t {black,white,red}

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那么unscoped枚举类型如何指定底层存储类型呢?

1. enum Color : std::uint8_t {black,white,red}
   
2. 
   
3. enum Color : std::uint8_t;      //前向声明

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上面对比了两种不同的枚举类型，scoped优势明显，但是unscoped也有自己的优点，它的优点我认为最为重要的一点就是把一些无意义的数值有意义化，典型的比如函数返回值，下标位置等。

1. using UserInfo = std::tuple<std::string,std::string,std::size_t>;
   
2. UserInfo uInfo;
   
3. auto val = std::get<1>(uInfo)

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上面使用了C++11中的tuple来表示一个用户的姓名，email，和年龄等信息，通过std::get<1> 取出email信息，很明显数值１在这里是无意义的不易读，如果换成枚举类型就会很易读了。

1. enum UserInfoFields { uiName,uiEmail,uiAge };
   
2. auto val = std::get<uiEmail>(uInfo)

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但是如果上面的代码换成使用scoped枚举类型的化就会显得臃肿。

1. auto val = std::get<static_cast<std::size_t>(UserInfoFields::uiEmail)>(uInfo);

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需要先转换为std::size_t类型，这里有点投机取巧，不应该转换为std::size_t类型的，应该转换为枚举类型的底层存储类型，因为如果底层存储类型比较大，转换成std::size_t可能会导致窄化。为此需要有个手段获取枚举类型的底层存储类型。而且还需要是编译时获取，因为获取的值是作为std::get这个模板的参数。

1. template<typename E>
   
2. constexpr auto toUType(E enumerator) noexcept
   
3. {
   
4.     return static_cast<std::underlying_type_t<E>>(enumerator);
   
5. }
   
6. 
   
7. auto val = std::get<toUType(UserInfoFields::uiEmail)>(uInfo);

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