C++枚举类型遍历

### 如何在C++中遍历枚举类型 在C++中，传统的枚举类型并不支持直接迭代。然而，在C++11引入强枚举类型之后，可以通过一些技巧来实现对枚举类型的遍历[^3]。以下是几种常见的方法： #### 使用数组或向量存储枚举值 一种简单的方式是手动定义一个包含所有枚举值的数组或`std::vector`，然后通过标准库算法对其进行迭代。 ```cpp #include <iostream> #include <vector> enum class Color { Red, Green, Blue }; const std::vector<Color> colorValues = {Color::Red, Color::Green, Color::Blue}; int main() { for (auto color : colorValues) { switch(color) { case Color::Red: std::cout << "Red\n"; break; case Color::Green: std::cout << "Green\n"; break; case Color::Blue: std::cout << "Blue\n"; break; } } } ``` 这种方法的优点在于清晰明了，缺点则是需要额外维护一个容器以保存所有的枚举值。 #### 利用宏自动生成枚举列表 为了减少重复劳动并提高代码可维护性，可以借助预处理指令来自动生成枚举项及其对应的数值范围。 ```cpp #define ENUMERATE_COLORS(X) \ X(Red), \ X(Green), \ X(Blue) enum class Color { #define GENERATE_ENUM(name) name, ENUMERATE_COLORS(GENERATE_ENUM) #undef GENERATE_ENUM }; constexpr auto getColorsArray() noexcept { using UnderlyingType = typename std::underlying_type<Color>::type; constexpr size_t numElements = static_cast<UnderlyingType>(Color::Blue) + 1; // 假设连续编号 const std::array<Color, numElements> colors{[]{ std::array<Color, numElements> result{}; size_t index = 0; #define FILL_ARRAY(name) result[index++] = Color::name; ENUMERATE_COLORS(FILL_ARRAY) #undef FILL_ARRAY return result; }()}; return colors; } // 测试函数 void printColors() { for(auto c:getColorsArray()) { switch(c){ case Color::Red: std::cout<<"Red ";break; case Color::Green: std::cout<<"Green ";break; case Color::Blue: std::cout<<"Blue ";break; } } } ``` 上述代码片段展示了一种更高级的技术——利用宏展开机制动态构建枚举成员列表，并将其转换成可以在运行时访问的形式。 #### 结合模板元编程技术 如果追求极致性能或者想让解决方案更加通用化，则可以考虑采用模板元编程手段。这种方式虽然复杂度较高，但对于某些特定场景可能非常有用。 ```cpp template<typename Enum, Enum... Values> struct enum_sequence {}; template<typename Enum, typename Sequence> struct make_enum_sequence_impl; template<typename Enum, Enum First, Enum Last, Enum... Rest> struct make_enum_sequence_impl< Enum, enum_sequence<Enum, First, Rest...>> { private: static constexpr bool isValidValue(Enum value) { return ((value >= First && value <= Last)); } public: using type = typename std::conditional<(isValidValue(Last)), enum_sequence<Enum, First, Rest..., Last>, enum_sequence<Enum, First>>::type; }; template<typename Enum, Enum MinVal, Enum MaxVal> using MakeEnumSequence = typename make_enum_sequence_impl< Enum, enum_sequence<Enum, MinVal>>::type; template<typename Enum, typename Seq> class EnumIteratorBase; template<typename Enum, Enum... Es> class EnumIteratorBase<Enum, enum_sequence<Enum, Es...>> : public std::iterator<std::input_iterator_tag, Enum> { protected: explicit EnumIteratorBase(int i): idx(i){}; int idx; friend class EnumRange<Enum>; public: Enum operator*() const {return static_cast<Enum>(Es)[idx];} EnumIteratorBase& operator++(){ ++this->idx; return *this; } friend bool operator==(const EnumIteratorBase &lhs,const EnumIteratorBase &rhs){ return lhs.idx==rhs.idx; }; friend bool operator!=(const EnumIteratorBase &lhs,const EnumIteratorBase &rhs){ return !(lhs == rhs); }; }; template<typename Enum> struct EnumTraits; template<> struct EnumTraits<Color>{ static constexpr Color min_value=Color::Red; static constexpr Color max_value=Color::Blue; }; template<typename Enum> class EnumRange{ private: typedef typename MakeEnumSequence<Enum,std::underlying_type_t<Enum>(EnumTraits<Enum>::min_value), std::underlying_type_t<Enum>(EnumTraits<Enum>::max_value)> seq; typedef EnumIteratorBase<Enum,seq> iterator; public: EnumRange():begin_(0),end_(static_cast<int>(sizeof...(seq))) {} iterator begin(){return iterator(this->begin_);} iterator end(){return iterator(this->end_);} private: int begin_; int end_; }; void testTemplateMetaProgramming(){ EnumRange<Color> range; for(auto&&c:range){ switch(c){ case Color::Red: std::cout<< "Red "; break; case Color::Green: std::cout<< "Green "; break; case Color::Blue: std::cout<< "Blue "; break; } } } ``` 这里实现了基于模板元编程的一个泛型框架，允许轻松扩展到其他类似的枚举类型上。