安全地将整数与强类型枚举进行比较

Question

当积分值可能不在枚举值范围内时，如何安全地将未知类型的积分值与强类型枚举进行比较？

将积分值与枚举进行比较的最明显方法是将积分值a转换为枚举类型E ，并与枚举值b进行比较，如下所示：

template <typename I, typename E>
bool compare(I a, E b) { return static_cast<E>(a) == b; }

但是，如果a不在枚举值的范围内，则会导致未指定的行为，对于[expr.static.cast] / 10：

可以将整数或枚举类型的值显式转换为枚举类型。 如果原始值在枚举值（7.2）的范围内，则该值不变。 否则， 结果值未指定 （可能不在该范围内）。

这可以在结果失败中看出（ compare如上）：

enum E : uint8_t { A = 0 };
compare(256, E::A); // returns true, 256 == E::A, but E::A = 0

可以将枚举转换为整数类型，但如果整数类型不能表示所有枚举值，则可能导致错误的结果：

enum E : int { A = 256 };
template <typename I, typename E>
bool compare(I a, E b) { return a == static_cast<I>(b); }
compare((uint8_t)0); // returns true, 0 == E::A, but E:A = 256

Answer 1

枚举可以转换为其底层整数类型，保证能够表示所有枚举值。

template <typename I, typename E>
bool compare(I a, E b) { return a == static_cast<std::underlying_type_t<E>>(b); }

如果整数类型和枚举类型在signededness上不同，那么通常的算术转换仍然存在问题。

enum class : int32_t { A = -1 };
compare(4294967295u, E3::A); // returns true

这里， E::A = (int32_t)-1被转换为unsigned int ，它不能表示-1，将其转换为（最有可能）4294967295。

只有当一个类型是无符号的而另一个类型具有负值（因此必须是有符号类型）时，才会发生整数到另一个不能表示其值的整数类型的转换。 由于无符号值和负值不可能相等，我们可以告诉比较结果而无需比较确切的值。

template <typename I, typename E>
bool compare(I a, E b) {
    using UTE = std::underlying_type_t<E>; 
    return !(std::is_unsigned_v<I> && static_cast<UTE>(b) < 0) &&
           !(std::is_unsigned_v<UTE> && a < 0) &&
           a == static_cast<UTE>(b);
}

这将正确捕获案例，如果负值将转换为无符号值，然后可以匹配另一个操作数。 由于编译器在编译时知道类型，它可以将符号检查表达式优化为空， a<0或b<0适合于a和b的类型。