内部作用域枚举、散列函数和 unordered_set 数据成员

Question

我有以下问题，但我找不到解决方案。当然，也有可能根本就没有解决方案，但我还是想尝试一下SO再放弃。

首先，编译没有错误的片段：

#include <unordered_set>
#include <memory>

struct S {
    enum class E: unsigned int { FOO = 0, BAR };
};

namespace std
{
template<>
struct hash<S::E> {
    using argument_type = S::E;
    using underlying_type = std::underlying_type<argument_type>::type;
    using result_type = std::size_t;

    result_type operator()(argument_type const &s) const noexcept {
        const underlying_type us = static_cast<underlying_type>(s);
        hash<underlying_type> hfn;
        return hfn(us);
    }
};
}

int main() {
    std::unordered_set<S::E> set;
}

考虑到这段代码，我发现自己需要将 unordered_set 作为 S 的数据成员，或者至少是派生的 class。一个可行的解决方案是在 std 命名空间关闭后添加以下行：

struct D: public S {
    std::unordered_set<S::E> set;
};

另一种可能的解决方案是（我还没有尝试过）使用无范围枚举。无论如何，我所做的第一次尝试是修改 struct S 的定义，如下所示：

struct S {
    enum class E: unsigned int { FOO = 0, BAR };
    std::unordered_set<E> set;
};

这以错误结束，因为（如果我正确理解了问题的话）unordered_set 需要专门的 hash 函数。反正后者需要至少声明S::E，所以交换两段代码是不够的。

这是错误日志的第一部分（因为它很长）：

In file included from /usr/include/c++/5/bits/hashtable.h:35:0,
                 from /usr/include/c++/5/unordered_set:47,
                 from main.cpp:1:
/usr/include/c++/5/bits/hashtable_policy.h: In instantiation of ‘struct std::__detail::__is_noexcept_hash<S::E, std::hash<S::E> >’:
/usr/include/c++/5/type_traits:137:12:   required from ‘struct std::__and_<std::__is_fast_hash<std::hash<S::E> >, std::__detail::__is_noexcept_hash<S::E, std::hash<S::E> > >’
/usr/include/c++/5/type_traits:148:38:   required from ‘struct std::__not_<std::__and_<std::__is_fast_hash<std::hash<S::E> >, std::__detail::__is_noexcept_hash<S::E, std::hash<S::E> > > >’
/usr/include/c++/5/bits/unordered_set.h:95:63:   required from ‘class std::unordered_set<S::E>’
main.cpp:6:27:   required from here
/usr/include/c++/5/bits/hashtable_policy.h:85:34: error: no match for call to ‘(const std::hash<S::E>) (const S::E&)’
  noexcept(declval<const _Hash&>()(declval<const _Key&>()))>
                                  ^
In file included from /usr/include/c++/5/bits/move.h:57:0,
                 from /usr/include/c++/5/bits/stl_pair.h:59,
                 from /usr/include/c++/5/utility:70,
                 from /usr/include/c++/5/unordered_set:38,
                 from main.cpp:1:
/usr/include/c++/5/type_traits: In instantiation of ‘struct std::__not_<std::__and_<std::__is_fast_hash<std::hash<S::E> >, std::__detail::__is_noexcept_hash<S::E, std::hash<S::E> > > >’:
/usr/include/c++/5/bits/unordered_set.h:95:63:   required from ‘class std::unordered_set<S::E>’
main.cpp:6:27:   required from here
/usr/include/c++/5/type_traits:148:38: error: ‘value’ is not a member of ‘std::__and_<std::__is_fast_hash<std::hash<S::E> >, std::__detail::__is_noexcept_hash<S::E, std::hash<S::E> > >’
     : public integral_constant<bool, !_Pp::value>
                                      ^
In file included from /usr/include/c++/5/unordered_set:48:0,
                 from main.cpp:1:
/usr/include/c++/5/bits/unordered_set.h: In instantiation of ‘class std::unordered_set<S::E>’:
main.cpp:6:27:   required from here
/usr/include/c++/5/bits/unordered_set.h:95:63: error: ‘value’ is not a member of ‘std::__not_<std::__and_<std::__is_fast_hash<std::hash<S::E> >, std::__detail::__is_noexcept_hash<S::E, std::hash<S::E> > > >’
       typedef __uset_hashtable<_Value, _Hash, _Pred, _Alloc>  _Hashtable;
                                                               ^
/usr/include/c++/5/bits/unordered_set.h:102:45: error: ‘value’ is not a member of ‘std::__not_<std::__and_<std::__is_fast_hash<std::hash<S::E> >, std::__detail::__is_noexcept_hash<S::E, std::hash<S::E> > > >’
       typedef typename _Hashtable::key_type key_type;

通常，在这种情况下，我可以使用前向声明之类的东西来解决，如下例所示：

struct B;
struct A { B *link; };
struct B { A *link; };

不幸的是，我无法使用嵌入在 struct 中的 enum 做类似的事情，这就是我开始这个的原因题。是否可以解决它，从而避免定义派生class D，或者在这种情况下派生是唯一可行的解决方案？

Answer 1

您可以只为所有枚举编写散列特化，然后一切正常。

namespace std {
  template<class E>class hash {
    using sfinae = typename std::enable_if<std::is_enum<E>::value, E>::type;
  public:
    size_t operator()(const E&e) const {
      return std::hash<typename std::underlying_type<E>::type>()(e);
    }
  };
};

Answer 2

您不能转发声明嵌套枚举，请参阅 this 答案。

您可以按照 ForEveR 的说明进行操作，或者您可以使用通用的 enum_hash 模板而不考虑 std 命名空间，并在您的数据结构中使用它，因为您不必使用 std::hash 作为哈希函数，例如：

template<typename T>
struct enum_hash {
  using argument_type = T;
  using underlying_type = typename std::underlying_type<argument_type>::type;
  using result_type = std::size_t;

  result_type operator()(argument_type const &s) const noexcept {
    const underlying_type us = static_cast<underlying_type>(s);
    std::hash<underlying_type> hfn;
    return hfn(us);
  }

  static_assert(std::is_enum<T>::value, "T must be an enum!");
};

struct S {
  enum class E: unsigned int { FOO = 0, BAR };
  std::unordered_set<S::E, enum_hash<S::E>> set;
};

内部作用域枚举、散列函数和 unordered_set 数据成员

Inner scoped enumeration, hash function and unordered_set data member

c++

unordered-set

c++11

enum-class

stdhash