c++ - 强制转换为枚举无法表示的枚举值是否合法？

Question

给定 enum class val { foo = 1, bar = 2, baz = 4 };

可以定义:

val operator|(val x, val y)
{
    return static_cast<val>(static_cast<int>(x) | static_cast<int>(y));
}

但是，这样做在语义上是否正确？

我倾向于不，如下面看似良好的示例所示:

int convert(val x)
{
    switch(x)
    {
    case val::foo: return 42;
    case val::bar: return 53;
    case val::baz: return 64;
    }
}

调用 convert(val::foo | val::bar) 将在使用 g++ 编译和使用 clang++ 进行段错误时返回 0。

Here是g++版本。和 here是clang++版本。

我的问题有两个方面:

1. 将不由枚举数表示的值存储在枚举中在语义上是否正确？非常欢迎从标准中摘录。

1.a 在上面的链接示例中哪个编译器是正确的，g++ 还是 clang++？

1. 在 C++ 中是否有一种标准的(或建议的)方式来表示标志？

我可以想到几种可能的实现方式:

enum class val { foo, bar, baz, size };
using val_flags = std::set<val>; // (1)
using val_flags = std::vector<bool>; // (2)
using val_flags = std::bitset<val::size>; // (3)
using val_flags = std::underlying_type<val>::type; // (4)

更新:

谢谢大家的回答。我最终复活了我的旧枚举运算符模板。如果有人感兴趣，可以在这里找到:github.com

Answer 1

following, seemingly well-behaving example:

不是，但做一个小改动:

int convert(val x)
{
    switch(x)
    {
    case val::foo: return 42;
    case val::bar: return 53;
    case val::baz: return 64;
    }

    return 9; // ADDED THIS LINE
}

一切都会好起来的。另一种解决方法是使用 default: 案例并返回那里。

您的现有代码通过到达具有非void 返回类型的函数的右大括号触发未定义的行为¹。因为它是未定义的行为，所以两个编译器都是正确的。

在 enum 类型中保存值的语义是明确定义和保证的，这些值是枚举值的按位或组合。该标准要求 enum 的实例可以存储任何整数值，使用的位数不超过定义的任何枚举器值，其中包括所有按位或组合。以前的正式语言说这有点乱，但在这里(注意你的情况是一个 enum class，这些总是有固定的底层类型并且第一句适用):

For an enumeration whose underlying type is fixed, the values of the enumeration are the values of the underlying type. Otherwise, for an enumeration where e_min is the smallest enumerator and e_max is the largest, the values of the enumeration are the values in the range b_min to b_max, defined as follows: Let K be 1 for a two’s complement representation and 0 for a ones’ complement or sign-magnitude representation. b_max is the smallest value greater than or equal to max(|e_min| − K, |e_min|) and equal to 2^M − 1, where M is a non-negative integer. b_min is zero if e_min is non-negative and −(b_max + K) otherwise. The size of the smallest bit-field large enough to hold all the values of the enumeration type is max(M, 1) if b_min is zero and M + 1 otherwise. It is possible to define an enumeration that has values not defined by any of its enumerators. If the enumerator-list is empty, the values of the enumeration are as if the enumeration had a single enumerator with value 0.

(来自 n4582，第 7.2 节 [dcl.enum])

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¹ 从 6.6.3 [stmt.return]:

Flowing off the end of a constructor, a destructor, or a function with a cv void return type is equivalent to a return with no operand. Otherwise, flowing off the end of a function other than main (3.6.1) results in undefined behavior.