Как написать Java-enum-подобный класс с несколькими полями данных в С++?

Исходя из фона Java, я нахожу С++ enums очень хромым. Я хотел бы знать, как писать Java-подобные перечисления (те, в которых значения перечисления являются объектами, и могут иметь атрибуты и методы) на С++.

Например, переведите следующий код Java (его часть, достаточную для демонстрации техники) на С++:

public enum Planet {
    MERCURY (3.303e+23, 2.4397e6),
    VENUS   (4.869e+24, 6.0518e6),
    EARTH   (5.976e+24, 6.37814e6),
    MARS    (6.421e+23, 3.3972e6),
    JUPITER (1.9e+27,   7.1492e7),
    SATURN  (5.688e+26, 6.0268e7),
    URANUS  (8.686e+25, 2.5559e7),
    NEPTUNE (1.024e+26, 2.4746e7);

    private final double mass;   // in kilograms
    private final double radius; // in meters
    Planet(double mass, double radius) {
        this.mass = mass;
        this.radius = radius;
    }
    private double mass()   { return mass; }
    private double radius() { return radius; }

    // universal gravitational constant  (m3 kg-1 s-2)
    public static final double G = 6.67300E-11;

    double surfaceGravity() {
        return G * mass / (radius * radius);
    }
    double surfaceWeight(double otherMass) {
        return otherMass * surfaceGravity();
    }
    public static void main(String[] args) {
        if (args.length != 1) {
            System.err.println("Usage:  java Planet <earth_weight>");
            System.exit(-1);
        }
        double earthWeight = Double.parseDouble(args[0]);
        double mass = earthWeight/EARTH.surfaceGravity();
        for (Planet p : Planet.values())
           System.out.printf("Your weight on %s is %f%n",
                             p, p.surfaceWeight(mass));
    }
}

Любая помощь будет принята с благодарностью!

Спасибо!

Ответы

Ответ 1

Один из способов моделирования Java перечислений - создать класс с частным конструктором, который создает копии себя как статические переменные:

class Planet {  
  public: 
    // Enum value DECLARATIONS - they are defined later 
    static const Planet MERCURY;  
    static const Planet VENUS;  
    // ... 

  private: 
    double mass;   // in kilograms  
    double radius; // in meters  

  private: 
    Planet(double mass, double radius) {  
        this->mass = mass;  
        this->radius = radius;  
    } 

  public: 
    // Properties and methods go here 
}; 

// Enum value DEFINITIONS 
// The initialization occurs in the scope of the class,  
// so the private Planet constructor can be used. 
const Planet Planet::MERCURY = Planet(3.303e+23, 2.4397e6);  
const Planet Planet::VENUS = Planet(4.869e+24, 6.0518e6);  
// ...

Затем вы можете использовать перечисления следующим образом:

double gravityOnMercury = Planet::MERCURY.SurfaceGravity();

Ответ 2

С введением С++ 11 constexpr. Есть еще один способ реализовать типизированные перечисления. Тот, который работает практически так же, как и обычные перечисления (хранится как переменная int и может использоваться в операторе switch), но также позволяет им иметь функции-члены.

В файле заголовка вы должны поставить:

class Planet {
    int index;
public:
    static constexpr int length() {return 8;}
    Planet() : index(0) {}
    constexpr explicit Planet(int index) : index(index) {}
    constexpr operator int() const { return index; }

    double mass() const;
    double radius() const;

    double surfaceGravity() const;
};
constexpr Planet PLANET_MERCURY(0);
constexpr Planet PLANET_VENUS(1);
constexpr Planet PLANET_EARTH(2);
// etc.

И в исходном файле:

static double G = 6.67300E-11;

double Planet::mass() {
    switch(index) {
        case PLANET_MERCURY: return 3.303e+23;
        case PLANET_VENUS: return 4.869e+24;
        case PLANET_EARTH: return 5.976e+24;
        // Etc.
    }
}

double Planet::radius() {
    // Similar to mass.
}

double Planet::surfaceGravity() {
    return G * mass() / (radius() * radius());
}

который затем можно использовать как:

double gravityOnMercury = PLANET_MERCURY.SurfaceGravity();

К сожалению, записи перечисления не могут быть определены как статические константы внутри тела класса. Они должны быть инициализированы после объявления, потому что они constexpr, но внутри класса класс еще не является полным типом и, следовательно, не может быть создан.

Ответ 3

Может быть, это то, что вы хотите -

#include<iostream>

using namespace std;

class Planet {
    double mass,radius;

    Planet(double m, double r) : mass(m) : radius(r) {}

public:
    static const Planet MERCURY;

    void show(){
        cout<<mass<<","<<radius<<endl;
    }
} ;
const Planet Planet::MERCURY = Planet(1.0,1.2);

int main(){
    Planet p = Planet::MERCURY;
    p.show();
}

Это всего лишь небольшой код, я уверен, что вы можете изменить его в соответствии с вашими потребностями.

Ответ 4

Это уродливое, многословное и, как правило, глупый путь. Но я решил, что отправлю полный пример кода в качестве объяснения. Для дополнительных точек на самом деле можно определить расширенную итерацию времени компиляции над солнечными планетами, путем настройки шаблонных специализаций лишь чуть-чуть.

#include <string>
#include <sstream>
#include <iostream>
#include <cstdlib>

class Planet {
 public:
   static const double G = 6.67300E-11;

   Planet(const ::std::string &name, double mass, double radius)
        : name_(name), mass_(mass), radius_(radius)
      {}
   const ::std::string &name() const { return name_; }
   double surfaceGravity() const {
      return G * mass_ / (radius_ * radius_);
   }
   double surfaceWeight(double otherMass) const {
      return otherMass * surfaceGravity();
   }

 private:
   const ::std::string name_;
   const double mass_;
   const double radius_;
};

enum SolarPlanets {
   MERCURY,
   VENUS,
   EARTH,
   MARS,
   JUPITER,
   SATURN,
   URANUS,
   NEPTUNE
};

template <SolarPlanets planet>
class SolarPlanet : public Planet {
};

template <>
class SolarPlanet<MERCURY> : public Planet {
 public:
   SolarPlanet() : Planet("MERCURY", 3.303e+23, 2.4397e6) {}
};

template <>
class SolarPlanet<VENUS> : public Planet {
 public:
   SolarPlanet() : Planet("VENUS", 4.869e+24, 6.0518e6) {}
};

template <>
class SolarPlanet<EARTH> : public Planet {
 public:
   SolarPlanet() : Planet("EARTH", 5.976e+24, 6.37814e6) {}
};

template <>
class SolarPlanet<MARS> : public Planet {
 public:
   SolarPlanet() : Planet("MARS", 6.421e+23, 3.3972e6) {}
};

template <>
class SolarPlanet<JUPITER> : public Planet {
 public:
   SolarPlanet() : Planet("JUPITER", 1.9e+27, 7.1492e7 ) {}
};

template <>
class SolarPlanet<SATURN> : public Planet {
 public:
   SolarPlanet() : Planet("SATURN", 5.688e+26, 6.0268e7) {}
};

template <>
class SolarPlanet<URANUS> : public Planet {
 public:
   SolarPlanet() : Planet("URANUS", 8.686e+25, 2.5559e7) {}
};

template <>
class SolarPlanet<NEPTUNE> : public Planet {
 public:
   SolarPlanet() : Planet("NEPTUNE", 1.024e+26, 2.4746e7) {}
};

void printTerranWeightOnPlanet(
   ::std::ostream &os, double terran_mass, const Planet &p
   )
{
   const double mass = terran_mass / SolarPlanet<EARTH>().surfaceGravity();
   os << "Your weight on " << p.name() << " is " << p.surfaceWeight(mass) << '\n';
}

int main(int argc, const char *argv[])
{
   if (argc != 2) {
      ::std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " <earth_weight>\n";
      return 1;
   }
   const double earthweight = ::std::atof(argv[1]);
   printTerranWeightOnPlanet(::std::cout, earthweight, SolarPlanet<MERCURY>());
   printTerranWeightOnPlanet(::std::cout, earthweight, SolarPlanet<VENUS>());
   printTerranWeightOnPlanet(::std::cout, earthweight, SolarPlanet<EARTH>());
   printTerranWeightOnPlanet(::std::cout, earthweight, SolarPlanet<MARS>());
   printTerranWeightOnPlanet(::std::cout, earthweight, SolarPlanet<JUPITER>());
   printTerranWeightOnPlanet(::std::cout, earthweight, SolarPlanet<SATURN>());
   printTerranWeightOnPlanet(::std::cout, earthweight, SolarPlanet<URANUS>());
   printTerranWeightOnPlanet(::std::cout, earthweight, SolarPlanet<NEPTUNE>());
   return 0;
}