条款10：优先选用限定作用域enum，而非不限定作用域enum

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条款10：优先选用限定作用域enum，而非不限定作用域enum（Prefer scoped enum to unscoped enum）

优点分析

优点1（作用域与命名空间）：enum class可以避免（外围）名字空间污染。

优点2（隐式转换与类型安全）：enum class可以避免隐式类型转换。

优点3（底层类型与前置声明）：enum class可以前置声明（降低编译依赖）。

缺点分析

选择之道

条款10：优先选用限定作用域enum，而非不限定作用域enum（Preferscoped enumtounscoped enum）

枚举类型：内置类型，允许定义一组具有特定名称的常量，枚举类型的值在编译时被解析为整数。

• 不限定作用域的枚举类型（unscoped enum）：通过enum声明（C++98）
  • 普通枚举、传统枚举、弱类型枚举
• 限定作用域的枚举类型（scoped enum）：通过enum class或enum struct声明（C++11）
  • 枚举类、强类型枚举

枚举类型的值：枚举值 = 枚举量 = 枚举成员

优点分析

优点1（作用域与命名空间）：enum class可以避免（外围）名字空间污染。

理论依据：通常而言，如果在“大括号{}”里声明一个名字，则该名字的作用域（可见性）就被限定在“大括号{}”之内。然而，这个规则不适用于C++98风格的枚举类型中定义的枚举量。

概念辨析：枚举类型所在的作用域 = 包含着枚举类型的作用域 = 外围命名空间

enum：没有定义新的作用域，枚举量属于包含着枚举类型的作用域（即枚举量的作用域和枚举类型相同），因此会泄漏（污染）到枚举类型所在的作用域。这意味着，在此作用域内不能含有相同名字的其他实体，否则会导致编译错误或逻辑混淆。

enum class：定义新的作用域，枚举量只属于枚举类型内部的作用域（即枚举量的作用域被限定在枚举类型内），因此不会泄漏（污染）到枚举类型所在的作用域。

优点2（隐式转换与类型安全）：enum class可以避免隐式类型转换。

enum：枚举量可以通过隐式类型转换为整数类型（并能够从此处进一步转换为浮点类型），可能引发未预期的行为。（类型不安全、弱类型枚举）

• if条件判断：“枚举量red”可以从“Color（enum枚举类型）”隐式类型转换为“int（整数类型）”，并进一步地转换为“double（浮点类型）”，从而实现将“Color类型”和“double类型”的值进行比较。
• 函数调用：“枚举量red”可以从“Color（enum枚举类型）”隐式类型转换为“std::size_t（整数类型）”，从而实现计算一个“Color类型”的质因数。
• 程序分析：由上述分析可知，尽管下述代码语法合规（能通过编译），但是语义歪曲（不自然）。

enum class：枚举量只能通过强制类型转换（static_cast）为其他类型（不存在任何的隐式转换路径），避免意外的类型转换错误。（类型安全、强类型枚举）

优点3（底层类型与前置声明）：enum class可以前置声明（降低编译依赖）。

底层类型（underlying type）：所有的枚举类型都有一个整数类型作为其底层类型（或者是默认底层类型；或者是显式指定底层类型；或者是编译器根据定义自动选择）。

前置声明（forward declaration）：枚举类型先于枚举量声明。（等价表述，在指定枚举量之前，直接声明枚举类型。）

理论依据（关系）：只有当编译器能够确定枚举类型的底层类型时（最终目的是确定其尺寸），才能使用枚举类型。

enum（C++98）：由于既没有默认底层类型，也不支持显式指定底层类型，因此不可以前置声明。换言之，C++98仅支持“枚举类型定义”（即列出所有的枚举量，以便编译器根据定义来确定底层类型），不允许“枚举类型声明”。

• 程序分析：对于Color，由于只有三个值需要表示，因此编译器可能选择char作为底层类型。对于Status，由于枚举类型的取值范围较大（例如，此处需要表示从0到0xFFFFFFFF），因此编译器通常会选择比char更大的整数类型作为底层类型（除非是在不常见的机型上，其中char至少包含32bits）。

enum（C++11）：虽然没有默认底层类型，但支持显式指定底层类型，因此（条件）可以前置声明（必须显式指定底层类型）。

enum class（C++11）：由于既有默认底层类型（int），也支持显式指定底层类型，因此（总是）可以前置声明（无论是否显式指定底层类型）。

问题：前文指出，C++98的枚举类型（即enum）仅支持“枚举类型定义”（即列出所有的枚举量），不允许“枚举类型声明”。请问这种设计（前置声明的缺失）有何缺点？

回答1：在C++98中，枚举（enum）无法前置声明，最大缺点就是增加编译依赖性。考虑enum类型Status，这种枚举很可能会在整个系统中被广泛使用，因此通常会被放在一个头文件中，而系统中的各个部分都会依赖这个头文件。假设后来Status增加了一个新状态值，很可能整个系统都必须重新编译，即使实际上只有一个子系统（甚至可能只有一个函数）使用了这个新的枚举值。

回答2：在C++11中，枚举（enum class和enum）允许前置声明，从而可以消除上述问题。首先，如果修改了Status的定义，则包含下述声明的头文件就不需要重新编译。其次，如果修改了Status的定义（例如，增加枚举值audited），但continueProcessing的行为并没有受到影响（例如，因为continueProcessing根本没有使用audited），则continueProcessing的实现文件也不需要重新编译。

缺点分析

鉴于enum class既能避免命名空间污染，又能避免隐式类型转换，人们很容易认为它在任何情况下都优于enum。然而，实际上至少有一种场景，enum仍然具有优势（并非完全没有用武之地），那就是（在C++11中）使用enum枚举值来表示std::tuple各个字段的索引（给std::tuple各个字段进行命名）。这是因为std::get的模板参数需要整数常量，enum恰好能够隐式转换为std::size_t。

案例分析：假设我们需要为社交网站准备一个std::tuple，用于持有名字、电子邮件和声望值。

实现1（不推荐）：

• 程序设计：访问元素时，使用“整数常量”作为std::get的模板类型参数。

• 问题分析：在using别名声明中，注释清楚地指示出tuple各个字段的对应含义。然而，如果在另一个源文件中看到类似“本实现”的代码，这些注释并没有多大帮助。作为程序员，你是否应该记住“第一个字段”代表“用户的电子邮件”吗？（不应该，增加记忆负担）

实现2（推荐）：

• 程序设计：访问元素时，使用“enum的枚举值”作为std::get的模板类型参数。

• 优点分析：由于“enum枚举类型”能够隐式类型转换为“std::size_t整数类型”（正是std::get要求的类型），将“字段编号”与“字段名称”关联起来，因此可以避免直接写“魔法数字”，消除记忆需求。

实现3.1（不推荐）：

• 程序设计：访问元素时，使用“enum class的枚举值”作为std::get的模板类型参数。

• 问题分析：由于“enum class枚举类型”不能隐式类型转换为其他类型，因此需要（使用static_cast）强制类型转换为“std::size_t整数类型”，代码啰嗦。（若不想那么啰嗦，就得写个函数，见“实现3.2”。）

实现3.2（不推荐）：

• 辅助函数（设计思路）：传入枚举值，返回其对应的std::size_t值，但这有一点技巧性。
  • 首先，由于std::get是函数模板，因此传入的（std::size_t类型）值是模板类型参数（注意此处使用的是<>而不是()）。这意味着，（将枚举量由“UserInfoFields”变换为“std::size_t”值的）函数必须在编译期间就计算出结果，因此必须使用constexpr函数（见“条款15”）。
  • 其次，由于函数应该能够应用于任何枚举类型，因此（光是constexpr 函数还不够）还得用constexpr函数模板。
  • 接着，由于返回值也需要进行泛化，因此（不能返回std::size_t）需要返回枚举类型的底层类型（可通过类型特征std::underlying_type获得，见“条款9”）。
  • 最终，由于函数肯定不会产生异常，因此还要将其声明为noexcept（见“条款14”）。
• 辅助函数（具体实现）：函数模板toUType接受任意类型的枚举量，并以编译期常量返回其（对应的底层类型的）值。

• 程序设计：访问元素时，使用“enum class的枚举值”作为std::get的模板类型参数。

• 问题分析：即使可以借助辅助函数来简化类型转换代码，使用enum class还是比enum打的字要多。
• 补充说明：enum class可以避免命名空间污染和不经意间地隐式类型转换。在大多数情况下，你应该会觉得多敲几个（几行）字符是合理的代价（是值得的），以避免enum技术带来的陷阱。

选择之道

• enum：需要兼容C语言代码 或 需要与旧系统交互
• enum class：需要更好的作用域控制和类型安全，并且编译器支持C++11及以上版本