construction_enum_class_values.md

enum class変数の初期値として整数を指定する際の規則を調整

• cpp17[meta cpp]

概要

C++11にてスコープを持つ列挙型が導入された。これは基底型を明示することができ、従来の列挙型と異なり整数型への暗黙の型変換を行わない。

型変換を禁止する規則が厳格すぎて、初期化の際に不便が生じていたためC++17で規則が緩和された。

仕様

スコープを持つ列挙型に基底型が指定されていて、初期化リストが単一の要素vを持ち、かつリストによる直接の初期化であれば、初期化できる。

ただし基底型へ変換する際に、精度を失う変換が要求される場合はプログラムは不適格となる。

例

enum class byte : unsigned char { };

int main()
{
  // C++14
  byte aa { (byte)42 };
  byte ab = (byte)42;
  byte ac = static_cast<byte>(42);
  // C++17
  byte ba { 42 };         // OK in C++17, error in C++14
  byte bb = byte{ 42 };   // OK in C++17, error in C++14
  byte bc = { 42 };       // error, { 42 } is int

  // C++14
  byte ca { (byte)42 };
  byte cb { (byte)1142 }; // OK, but cannot detect narrowing
  // C++17
  byte da { 42 };         // OK in C++17, error in C++14
  byte db { 1142 };       // error, narrowing

  return 0;
}

出力

不適格。

警告例

clang++ 6.0.0 C++14モードにてコンパイルした場合。

construction_enum_class.cpp:13:12: error: cannot initialize a variable of type
      'byte' with an rvalue of type 'int'
        byte ba { 42 };         // OK in C++17, error in C++14
                  ^~
construction_enum_class.cpp:14:18: error: cannot initialize a value of type
      'byte' with an rvalue of type 'int'
        byte bb = byte{ 42 };   // OK in C++17, error in C++14
                        ^~
construction_enum_class.cpp:15:14: error: cannot initialize a variable of type
      'byte' with an rvalue of type 'int'
        byte bc = { 42 };       // error, { 42 } is int
                    ^~
construction_enum_class.cpp:21:12: error: cannot initialize a variable of type
      'byte' with an rvalue of type 'int'
        byte da { 42 };         // OK in C++17, error in C++14
                  ^~
construction_enum_class.cpp:22:12: error: cannot initialize a variable of type
      'byte' with an rvalue of type 'int'
        byte db { 1142 };       // error, narrowing
                  ^~~~
5 errors generated.

clang++ 6.0.0 C++17モードにてコンパイルした場合。

construction_enum_class.cpp:15:14: error: cannot initialize a variable of type
      'byte' with an rvalue of type 'int'
        byte bc = { 42 };       // error, { 42 } is int
                    ^~
construction_enum_class.cpp:22:12: error: constant expression evaluates to 1142
      which cannot be narrowed to type 'byte' [-Wc++11-narrowing]
        byte db { 1142 };       // error, narrowing
                  ^~~~
2 errors generated.

この機能が必要になった背景・経緯

ユーザ定義の整数を定義する際のテクニックとして例で挙げたように、要素を一つも持たないスコープを持つ列挙型を定義する方法がある。

enum class byte : unsigned char { };

unsigned char型を直接使用すると整数への暗黙の型変換が行われ、しばしばバグの原因となるが、byte型を使えば整数への暗黙の型変換を防ぐことができる。それでいてunsigned char型を直接使用した場合と同様の効率良いコードを書くことができる利点がある（例えばstructのコピーや値渡しにペナルティが生じるようなアーキテクチャでも、効率良く扱うことができる）。

しかしこのテクニックの欠点はbyte型を整数で初期化する際にキャストが必要となってしまうことである。キャストを行うとプログラムが見づらいうえに、精度が失われる変換を検出できなくなる問題があった（プログラマが本当に精度を失わせたいのか、間違った値を指定しただけなのか、コンパイラには判断できない）。

C++17ではスコープを持つ列挙型の初期化ルールを緩和し、簡潔な記述を実現するとともに、意図せず精度を失う変換を行う危険性を排除した。

関連項目

• C++11 スコープを持つ列挙型
• std::byte

参照

• P0138R2 Construction Rules for enum class Values.