C++ - scoped enum 型の変数がとり得る値について

Question

質問内容

scoped enum 型の変数はその列挙子以外の値はとれないと認識していますが、以下の関数 func を定義すると、次の警告が出ます。

Visual Studio: 警告: C4715: 値を返さないコントロール パスがあります。
GCC: warning: control reaches end of non-void function [-Wreturn-type]

これは、なんらかの場合でどの if 文にも引っかからずに return されないケースがあるということなのでしょうか？

enum class Type
{
    A,
    B,
    C,
};

int func(Type type)
{
    if (type == Type::A)
        return 1;
    else if (type == Type::B)
        return 2;
    else if (type == Type::C)
        return 3;
}

int main()
{
    func(Type::A);
}

環境

• C++11

Answer 1

scoped enum 型の変数はその列挙子以外の値はとれない

いいえ、scoped enum の変数は、underlying type として指定された整数型が取れる値なら全て取れます。

C++仕様ドラフト N3337 (2012-01-16) 7.2 Enumeration declarations の第7段落、および N4750 (2018-05-07) 10.2 Enumeration declarations の第8段落によれば

For enumeration whose underlying type is fixed, the values of the enumeration are the values of the underlying type.

拙訳

underlying type が fixed な列挙型については、その列挙型の値は underlying type の値である。

ということですから、underlying type が取れる値は、すべて取れる解釈するのが自然でしょう。(ちなみに、ここでの fixed とは underlying type が指定されているという意味で、scoped enum については、省略すると int がデフォルトで指定されるので、scoped enum は、すべて fixed です。)

また、仕様ドラフトの static cast の章をみても

A value of integral or enumeration type can be explicitly converted to a complete enumeration type. If the enumeration type has a fixed underlying type, the value is first converted to that type by integral conversion, if necessary, and then to the enumeration type.

拙訳

整数型または列挙型の値は、明示的に列挙型に変換できる。もし、その列挙型が fixed な underlying type を持つならば、変換される値は、必要なら、まず、underlying type に整数型による変換を行った後、さらに目的の列挙型に変換される。

とあり、「列挙子として定義された値に限る」などの制限は言及されていません。

さらに C++ 17 では、列挙型の初期化について、以下のような拡張がなされています。

enum byte : unsigned char { }; 
byte b { 42 };    // C++ 11 ではエラー、C++ 17 では OK
byte e { -1 };    // C++ 11 でも、 C++ 17 でもエラー

したがって、scoped enum は、列挙子として指定した値以外も取れるはずです。

Comments

[tiitoi]

ご回答いただきありがとうございます。
scoped enum は列挙子で指定した値以外でも、基底型の値であれば取れる仕様となっているのですね。
とても参考になりました。

Answer 2

scoped enum 型の変数はその列挙子以外の値はとれない

こういうパターンもあるのではないでしょうか．

enum class Type
{
    A = 2,
    B = 7,
    C = 9,
};

//非ローカルで，明示的に初期値を書かないとき
Type t;  //値は0で初期化されるのでは

int main()
{
  std::out << static_cast<int>( t ) << std::endl;
  ...
}

Comments

[tiitoi]

ご回答ありがとうございます。
明示的に初期化していない場合の値は動作未定義みたいですね。

[fana]

この例では外部変数としてtを書いているのでデフォルト初期化されると思う
→この場合のデフォルトって何だろう？
→なんだかんだで整数だし，0（static_cast<Type>(int(0))相当，というか？）になるんじゃないだろうか？

…という話で，とりあえずVS2017で試した範囲では0になりました．

[fana]

要するに，enum classでも定義した{A,B,C}だけでなく 0という値 を自然に(?)取り得るのではなかろうか？
という．

[tiitoi]

なるほど。int 等同様にデフォルトコンストラクタの場合、0で初期化されるようですね。補足していただきありがとうございます。

Answer 3

enum classといえども中身は整数なので、static_castで強引に関係ない値を突っ込むことが可能でした（規約上どうなのかは確認していませんが）。

#include <iostream>
using namespace std;

enum class Type
{
    A,
    B,
    C,
};

int main(void){
    // 7つもないので範囲外の値
    Type t = static_cast<Type>(7);
    // いちおう「7」がそのまま返ってくる
    cout << static_cast<int>(t) << endl;
}

paiza.ioでの動作例

Comments

[tiitoi]

static_cast で初期化子が持つ整数以外を代入するようなコードも一応通るということですね。
とりあえず最後の条件式は else にして警告が出ないようにしようと思います。
ご回答ありがとうございます。

[y_waiwai]

あくまでもそれ以外の値は入らないことになってる、というだけですからねー

Answer 4

こんにちは。

単にコンパイラが「その列挙子以外の値はとれない」ことまでチェックしていないだけと思います。
switch-caseの時は、そこまでチェックしてくれるコンパイラがいくつか有ったと思います。
if文でのそのチェックはかなり難易度高いですが、switch-caseでは容易なのです。

Comments

[tiitoi]

なるほど。コンパイラがそこまで構文解析してないということですね。
swtich ケースも試しましたが、gcc や Visual C++ では警告が出てしまいました。
ご回答いただきありがとうございます。

[Chironian]

> コンパイラがそこまで構文解析してないということですね。
構文解析ではそこまで判断できないです。
静的解析する場合は、論理式を展開して「カルノーマップ」みたいな処理をしてdon't care領域のみreturn文に到達していることの判定を行うことになると思います。
動的に処理するなら総当りテストが必要になるでしょうが、数値を使っていると莫大な組合せが発生するので現実的な時間内では処理できないと思います。
これらは構文解析とはまた異なる分野のアルゴリズムなのです。