В поисках лучшей битфлагской переписи

Ответ 1

Например

// union only for convenient bit access. 
typedef union a
{ // it has its own name-scope
    struct b
     {
         unsigned b0 : 1;
         unsigned b2 : 1;
         unsigned b3 : 1;
         unsigned b4 : 1;
         unsigned b5 : 1;
         unsigned b6 : 1;
         unsigned b7 : 1;
         unsigned b8 : 1;
         //...
     } bits;
    unsigned u_bits;
    // has the following valid bit-flags in it
    typedef enum {
        Empty = 0u,
        ReadOnly = 0x01u,
        Hidden  = 0x02u
    } Values;
    Values operator =(Values _v) { u_bits = _v; return _v; }
     // should be freely usable with standard bitwise operators such as | & ^ ~   
    union a& operator |( Values _v) { u_bits |= _v; return *this; }
    union a& operator &( Values _v) { u_bits &= _v; return *this; }
    union a& operator |=( Values _v) { u_bits |= _v; return *this; }
    union a& operator &=( Values _v) { u_bits &= _v; return *this; }
     // ....
    // they should be comparable to integral values such as 0
    bool operator <( unsigned _v) { return u_bits < _v; }
    bool operator >( unsigned _v) { return u_bits > _v; }
    bool operator ==( unsigned _v) { return u_bits == _v; }
    bool operator !=( unsigned _v) { return u_bits != _v; }
} BITS;


int main()
 {
     BITS bits;
     int integral = 0;

     bits = bits.Empty;

     // they should be comparable to integral values such as 0
     if ( bits == 0)
     {
         bits = bits.Hidden;
         // should be freely usable with standard bitwise operators such as | & ^ ~
         bits = bits | bits.ReadOnly;
         bits |= bits.Hidden;
         // the result of any bitwise operators should remain the named type, and not devolve into an integral
         //bits = integral & bits; // error
         //bits |= integral; // error
     }
 }

Ответ 2

Я использую enum class со следующими шаблонными операторами:

template< typename ENUM, typename std::enable_if< std::is_enum< ENUM >::value, int >::type* = nullptr >
inline ENUM operator |( ENUM lhs, ENUM rhs )
{
    return static_cast< ENUM >( static_cast< UInt32 >( lhs ) | static_cast< UInt32 >( rhs ));
}

template< typename ENUM, typename std::enable_if< std::is_enum< ENUM >::value, int >::type* = nullptr >
inline ENUM& operator |=( ENUM& lhs, ENUM rhs )
{
    lhs = lhs | rhs;
    return lhs;
}

template< typename ENUM, typename std::enable_if< std::is_enum< ENUM >::value, int >::type* = nullptr >
inline UInt32 operator &( ENUM lhs, ENUM rhs )
{
    return static_cast< UInt32 >( lhs ) & static_cast< UInt32 >( rhs );
}

template< typename ENUM, typename std::enable_if< std::is_enum< ENUM >::value, int >::type* = nullptr >
inline ENUM& operator &=( ENUM& lhs, ENUM rhs )
{
    lhs = lhs & rhs;
    return lhs;
}

template< typename ENUM, typename std::enable_if< std::is_enum< ENUM >::value, int >::type* = nullptr >
inline ENUM& operator &=( ENUM& lhs, int rhs )
{
    lhs = static_cast< ENUM >( static_cast< int >( lhs ) & rhs );
    return lhs;
}

Если вас беспокоят вышеперечисленные операторы, просачивающиеся в другие перечисления, я думаю, вы можете инкапсулировать их в том же пространстве имен, где объявлено перечисление, или даже просто реализовать их на основе перечисления (я использовал макрос для тот). Вообще говоря, я считал это излишним, и теперь я объявил их в моем пространстве имен верхнего уровня для использования любым кодом.

Ответ 3

Я использую подход Xaqq FlagSet на Code Review SE.

Ключ заключается в том, чтобы ввести новый тип, который будет служить "контейнером" для одного или нескольких включенных значений из фиксированного списка опций. Упомянутый контейнер представляет собой обертку вокруг bitset которая принимает в качестве входных данных экземпляры перечисления области видимости.

Благодаря типу enum он безопасен от типов и может выполнять побитовые операции с помощью перегрузки операторов, делегируя операции с битами. И вы все равно можете использовать перечисление scoped напрямую, если хотите, и если вам не нужны побитовые операции или для хранения нескольких флагов.

Для производства я внес некоторые изменения в связанный код; некоторые из них обсуждаются в комментариях на странице Code Review.

Ответ 4

Вы можете иметь дружественные функции внутри включающего класса, который принимает перечисление в качестве значений. Это может быть использовано внутри макроса для определения необходимых функций, все в рамках класса.

Например, чтобы избежать специализации is_bitflag_enum, специализируйте структуру, которая содержит перечисления и операторы. Это как # 2, и все еще не может быть сделано в классе.

#include <type_traits>

template<class Tag>
struct bitflag {
    enum class type;

#define DEFINE_BITFLAG_OPERATOR(OP) \
    friend constexpr type operator OP(type lhs, type rhs) noexcept { \
        typedef typename ::std::underlying_type<type>::type underlying; \
        return static_cast<type>(static_cast<underlying>(lhs) OP static_cast<underlying>(rhs)); \
    } \
    friend constexpr type& operator OP ## = (type& lhs, type rhs) noexcept { \
        return (lhs = lhs OP rhs); \
    }

    DEFINE_BITFLAG_OPERATOR(|)
    DEFINE_BITFLAG_OPERATOR(&)
    DEFINE_BITFLAG_OPERATOR(^)

#undef DEFINE_BITFLAG_OPERATOR

#define DEFINE_BITFLAG_OPERATOR(OP) \
    friend constexpr bool operator OP(type lhs, typename ::std::underlying_type<type>::type rhs) noexcept { \
        return static_cast<typename ::std::underlying_type<type>::type>(lhs) OP rhs; \
    } \
    friend constexpr bool operator OP(typename ::std::underlying_type<type>::type lhs, type rhs) noexcept { \
        return lhs OP static_cast<typename ::std::underlying_type<type>::type>(rhs); \
    }

    DEFINE_BITFLAG_OPERATOR(==)
    DEFINE_BITFLAG_OPERATOR(!=)
    DEFINE_BITFLAG_OPERATOR(<)
    DEFINE_BITFLAG_OPERATOR(>)
    DEFINE_BITFLAG_OPERATOR(>=)
    DEFINE_BITFLAG_OPERATOR(<=)

#undef DEFINE_BITFLAG_OPERATOR

    friend constexpr type operator~(type e) noexcept {
        return static_cast<type>(~static_cast<typename ::std::underlying_type<type>::type>(e));
    }

    friend constexpr bool operator!(type e) noexcept {
        return static_cast<bool>(static_cast<typename ::std::underlying_type<type>::type>(e));
    }
};

// The 'struct file_flags_tag' (Which declares a new type) differentiates between different
// enum classes declared
template<> enum class bitflag<struct file_flags_tag>::type {
    none = 0,
    readable = 1 << 0,
    writable = 1 << 1,
    executable = 1 << 2,
    hidden = 1 << 3
};

using file_flags = bitflag<file_flags_tag>::type;

bool is_executable(file_flags f) {
    return (f & file_flags::executable) == 0;
}

Вы также можете сделать один макрос для определения каждой функции друга. Это похоже на # 1, но все это в рамках класса.

#include <type_traits>

#define MAKE_BITFLAG_FRIEND_OPERATORS_BITWISE(OP, ENUM_TYPE) \
    friend constexpr ENUM_TYPE operator OP(ENUM_TYPE lhs, ENUM_TYPE rhs) noexcept { \
        typedef typename ::std::underlying_type<ENUM_TYPE>::type underlying; \
        return static_cast<ENUM_TYPE>(static_cast<underlying>(lhs) OP static_cast<underlying>(rhs)); \
    } \
    friend constexpr ENUM_TYPE& operator OP ## = (ENUM_TYPE& lhs, ENUM_TYPE rhs) noexcept { \
        return (lhs = lhs OP rhs); \
    }

#define MAKE_BITFLAG_FRIEND_OPERATORS_BOOLEAN(OP, ENUM_TYPE) \
    friend constexpr bool operator OP(ENUM_TYPE lhs, typename ::std::underlying_type<ENUM_TYPE>::type rhs) noexcept { \
        return static_cast<typename ::std::underlying_type<ENUM_TYPE>::type>(lhs) OP rhs; \
    } \
    friend constexpr bool operator OP(typename ::std::underlying_type<ENUM_TYPE>::type lhs, ENUM_TYPE rhs) noexcept { \
        return lhs OP static_cast<typename ::std::underlying_type<ENUM_TYPE>::type>(rhs); \
    }


#define MAKE_BITFLAG_FRIEND_OPERATORS(ENUM_TYPE) \
    public: \
    MAKE_BITFLAG_FRIEND_OPERATORS_BITWISE(|, ENUM_TYPE) \
    MAKE_BITFLAG_FRIEND_OPERATORS_BITWISE(&, ENUM_TYPE) \
    MAKE_BITFLAG_FRIEND_OPERATORS_BITWISE(^, ENUM_TYPE) \
    MAKE_BITFLAG_FRIEND_OPERATORS_BOOLEAN(==, ENUM_TYPE) \
    MAKE_BITFLAG_FRIEND_OPERATORS_BOOLEAN(!=, ENUM_TYPE) \
    MAKE_BITFLAG_FRIEND_OPERATORS_BOOLEAN(<, ENUM_TYPE) \
    MAKE_BITFLAG_FRIEND_OPERATORS_BOOLEAN(>, ENUM_TYPE) \
    MAKE_BITFLAG_FRIEND_OPERATORS_BOOLEAN(>=, ENUM_TYPE) \
    MAKE_BITFLAG_FRIEND_OPERATORS_BOOLEAN(<=, ENUM_TYPE) \
    friend constexpr ENUM_TYPE operator~(ENUM_TYPE e) noexcept { \
        return static_cast<ENUM_TYPE>(~static_cast<typename ::std::underlying_type<ENUM_TYPE>::type>(e)); \
    } \
    friend constexpr bool operator!(ENUM_TYPE e) noexcept { \
        return static_cast<bool>(static_cast<typename ::std::underlying_type<ENUM_TYPE>::type>(e)); \
    }

// ^ The above in a header somewhere

class my_class {
public:
    enum class my_flags {
        none = 0, flag_a = 1 << 0, flag_b = 1 << 2
    };

    MAKE_BITFLAG_FRIEND_OPERATORS(my_flags)

    bool has_flag_a(my_flags f) {
        return (f & my_flags::flag_a) == 0;
    }
};

Ответ 5

Внедрение собственного битового набора с использованием выбора целочисленного типа не сложно. Проблема с перечислением состоит в том, что отсутствует необходимая метаинформация для адаптации к битову. Но все же с надлежащим мета-программированием и признаками включения флагов можно иметь такой синтаксис:

flagset<file_access_enum>   rw = bit(read_access_flag)|bit(write_access_flag);