枚举是实现位标志的规范方式吗?

Are enums the canonical way to implement bit flags?

本文关键字：方式吗 标志 实现 枚举      更新时间：2023-10-16

目前我在一个小游戏实验中使用枚举来表示状态。我像这样声明它们:

namespace State {
  enum Value {
    MoveUp = 1 << 0, // 00001 == 1
    MoveDown = 1 << 1, // 00010 == 2
    MoveLeft = 1 << 2, // 00100 == 4
    MoveRight = 1 << 3, // 01000 == 8
    Still = 1 << 4, // 10000 == 16
    Jump = 1 << 5
  };
}

所以我可以这样使用它们:

State::Value state = State::Value(0);
state = State::Value(state | State::MoveUp);
if (mState & State::MoveUp)
  movement.y -= mPlayerSpeed;

但我想知道这是否是实现位标志的正确方法。难道没有一个特殊的位标志容器吗?我听说过std::bitset，我应该用它吗?你知道更有效率的方法吗?
我做得对吗?

我忘了指出我重载了enum的基本操作符:

inline State::Value operator|(State::Value a, State::Value b)
{ return static_cast<State::Value>(static_cast<int>(a) | static_cast<int>(b)); }
inline State::Value operator&(State::Value a, State::Value b)
{ return static_cast<State::Value>(static_cast<int>(a) & static_cast<int>(b)); }

inline State::Value& operator|=(State::Value& a, State::Value b)
{ return (State::Value&)((int&)a |= (int)b); }

我不得不为|=使用c风格的cast，它不能与static_cast一起工作-知道为什么吗?

STL包含std::bitset，可以精确地用于这种情况。

下面的代码足以说明这个概念:

#include <iostream>
#include <bitset>
class State{
public:
    //Observer
    std::string ToString() const { return state_.to_string();};
    //Getters
    bool MoveUp()    const{ return state_[0];}; 
    bool MoveDown()  const{ return state_[1];}; 
    bool MoveLeft()  const{ return state_[2];}; 
    bool MoveRight() const{ return state_[3];}; 
    bool Still()     const{ return state_[4];}; 
    bool Jump()      const{ return state_[5];}; 
    //Setters
    void MoveUp(bool on)    {state_[0] = on;}
    void MoveDown(bool on)  {state_[1] = on;}
    void MoveLeft(bool on)  {state_[2] = on;}
    void MoveRight(bool on) {state_[3] = on;}
    void Still(bool on)     {state_[4] = on;}
    void Jump(bool on)      {state_[5] = on;}
private:
    std::bitset<6> state_;
};

int main() {
    State s;
    auto report = [&s](std::string const& msg){
        std::cout<<msg<<" "<<s.ToString()<<std::endl;
    };
    report("initial value");
    s.MoveUp(true);
    report("move up set");
    s.MoveDown(true);
    report("move down set");
    s.MoveLeft(true);
    report("move left set");
    s.MoveRight(true);
    report("move right set");
    s.Still(true);
    report("still set");
    s.Jump(true);
    report("jump set");
    return 0;
}

它在这里工作:http://ideone.com/XLsj4f

有趣的是，您可以免费获得std::哈希支持，这是在各种数据结构中使用state时通常需要的东西之一。

编辑:对于std::bitset有一个限制，那就是您需要在编译时知道bitset中的最大位数。然而，这与枚举的情况是一样的。

然而，如果你在编译时不知道bitset的大小，你可以使用boost::dynamic_bitset，根据这篇论文(见第5页)，这实际上是非常快的。最后，根据Herb Sutter的说法，std::bitset被设计为在您通常想要使用std::vector的情况下使用。

也就是说，真实世界的测试是无可替代的。如果你真的想知道，侧写。这将为您提供您所关心的上下文的性能数字。

我还应该提到std::bitset有一个enum没有的优点——可以使用的位数没有上限。所以std::bitset<1000>是完全有效的

我相信你的方法是正确的(除了几件事):
1. 您可以显式指定底层类型以节省内存;
2. 不能使用未指定的枚举值。

namespace State {
  enum Value : char {
    None      = 0,
    MoveUp    = 1 << 0, // 00001 == 1
    MoveDown  = 1 << 1, // 00010 == 2
    MoveLeft  = 1 << 2, // 00100 == 4
    MoveRight = 1 << 3, // 01000 == 8
    Still     = 1 << 4, // 10000 == 16
    Jump      = 1 << 5
  };
}

: 

State::Value state = State::Value::None;
state = State::Value(state | State::MoveUp);
if (mState & State::MoveUp) {
  movement.y -= mPlayerSpeed;
}
对重载

: 

inline State::Value& operator|=(State::Value& a, State::Value b) {
    return a = static_cast<State::Value> (a | b);
}

，因为您使用c++ 11，您应该尽可能使用constexpr:

inline constexpr State::Value operator|(State::Value a, State::Value b) {
    return a = static_cast<State::Value> (a | b);
}
inline constexpr State::Value operator&(State::Value a, State::Value b) {
    return a = static_cast<State::Value> (a & b);
}

老实说，我不认为是一个一致的模式。

把std::ios_base::openmode和std::regex_constants::syntax_option_type看作是在标准库中构建它的两种完全不同的方式——一种使用结构体，另一种使用整个命名空间。两者都是枚举，但结构不同。
检查您的标准库实现，查看上述两个函数是如何实现的详细信息。

相关文章：