أصناف Enum والأنواع القوية

جزء من قسم Object Oriented Programming في رحلة C++ على Coddy — الدرس 80 من 104.

قدمت لغة C++11 الـ enum classes (والتي تُعرف أيضاً باسم scoped enumerations) لمعالجة أوجه القصور في التعدادات التقليدية بنمط لغة C. فهي توفر أماناً أقوى للأنواع (type safety) وتمنع سوء الاستخدام غير المقصود لقيم التعداد.

تعاني التعدادات (enums) التقليدية من مشاكل: حيث تتسرب قيمها إلى النطاق المحيط وتتحول ضمنياً إلى أعداد صحيحة، مما يؤدي إلى أخطاء برمجية خفية:

// التعداد التقليدي - يسبب مشاكل
enum Color { Red, Green, Blue };
enum TrafficLight { Red, Yellow, Green };  // خطأ! Red و Green معرفان مسبقاً

int x = Red;  // يتحول ضمنياً إلى int (0)
if (Red == 0) { }  // يتم التجميع - مقارنة enum بـ int

تحل أصناف Enum هذه المشكلات من خلال تحديد نطاق القيم ومنع التحويلات الضمنية:

enum class Color { Red, Green, Blue };
enum class TrafficLight { Red, Yellow, Green };  // OK - لا يوجد تعارض

Color c = Color::Red;      // يجب استخدام عامل النطاق
// int x = c;              // خطأ! لا يوجد تحويل ضمني
int x = static_cast<int>(c);  // التحويل الصريح مطلوب

// if (c == 0) { }         // خطأ! لا يمكن المقارنة مع int
if (c == Color::Red) { }   // OK - مقارنة نفس الأنواع

يمكنك أيضاً تحديد النوع الأساسي للتحكم في الذاكرة:

enum class Status : uint8_t {
    Inactive = 0,
    Active = 1,
    Pending = 2
};

تتكامل أصناف Enum بشكل جيد مع تصاميم OOP، مما يجعل الكود أكثر قابلية للقراءة ويساعد في اكتشاف أخطاء النوع في وقت التصريف (compile time) بدلاً من وقت التشغيل (runtime).

التحدي

سهل

لنقم ببناء نظام أولوية للمهام يستخدم فئات التعداد (enum classes) لتمثيل مستويات الأولوية المختلفة وحالات المهام. يوضح هذا كيف توفر فئات التعداد أماناً للأنواع (type safety) وتمنع أنواع الأخطاء التي تحدث مع التعدادات التقليدية.

ستقوم بتنظيم الكود الخاص بك عبر ثلاثة ملفات:

TaskTypes.h: حدد فئات التعداد الخاصة بك لنظام المهام.
قم بإنشاء فئة تعداد Priority بالقيم: Low، و Medium، و High، و Critical. حدد int كنوع أساسي، بالقيم 1، 2، 3، و 4 على التوالي.

قم بإنشاء فئة تعداد Status بالقيم: Pending، و InProgress، و Completed.

قم بتوفير دالتين مساعدتين:
- priorityToString(Priority p) — تعيد الأولوية كسلسلة نصية ("Low"، أو "Medium"، أو "High"، أو "Critical")
- statusToString(Status s) — تعيد الحالة كسلسلة نصية ("Pending"، أو "InProgress"، أو "Completed")
Task.h: حدد فئة Task تستخدم فئات التعداد الخاصة بك.
يجب أن تخزن فئة Task اسماً (string)، و Priority، و Status. يجب أن يأخذ المنشئ (constructor) اسماً وأولوية، مع تعيين الحالة افتراضياً إلى Status::Pending.

قم بتنفيذ هذه الطرق (methods):
- setStatus(Status s) — لتحديث حالة المهمة
- getPriorityValue() — تعيد القيمة الصحيحة الأساسية للأولوية باستخدام static_cast
- display() — تطبع المهمة بالتنسيق التالي: [name] - Priority: [priority] (Value: [value]) - Status: [status]
main.cpp: اقرأ ثلاثة مدخلات:
1. اسم المهمة (string)
2. مستوى الأولوية كعدد صحيح (1=Low، 2=Medium، 3=High، 4=Critical)
3. الحالة كعدد صحيح (0=Pending، 1=InProgress، 2=Completed)
قم بإنشاء Task بالاسم والأولوية المعطيين (حول العدد الصحيح إلى قيمة تعداد Priority المناسبة باستخدام static_cast). ثم قم بتعيين حالتها بناءً على المدخل الثالث. أخيراً، استدعِ display() لإظهار تفاصيل المهمة.

على سبيل المثال، مع المدخلات Fix bug، و 3، و 1:

Fix bug - Priority: High (Value: 3) - Status: InProgress

مع المدخلات Write docs، و 1، و 2:

Write docs - Priority: Low (Value: 1) - Status: Completed

مع المدخلات Deploy app، و 4، و 0:

Deploy app - Priority: Critical (Value: 4) - Status: Pending

لاحظ كيف تحافظ فئات التعداد على قيم الأولوية والحالة منفصلة تماماً—لا يمكنك مقارنة Priority بـ Status عن طريق الخطأ أو تعيين أحدهما للآخر. إن استخدام static_cast الصريح المطلوب للتحويل بين الأعداد الصحيحة وقيم التعداد يجعل نية الكود واضحة ويمنع الأخطاء الخفية.

ورقة مرجعية

قدمت C++11 أصناف التعداد (enum classes) (التعدادات ذات النطاق المحدد) لتوفير أمان أقوى للأنواع مقارنة بتعدادات نمط C التقليدية.

تعاني التعدادات التقليدية من مشاكل تسرب النطاق والتحويلات الضمنية:

// تعداد تقليدي - يسبب مشاكل
enum Color { Red, Green, Blue };
enum TrafficLight { Red, Yellow, Green };  // خطأ! Red و Green معرفان بالفعل

int x = Red;  // يتحول ضمنياً إلى int
if (Red == 0) { }  // يتم التجميع - مقارنة التعداد بـ int

تحل أصناف التعداد (Enum classes) هذه المشكلات من خلال طلب تحديد النطاق ومنع التحويلات الضمنية:

enum class Color { Red, Green, Blue };
enum class TrafficLight { Red, Yellow, Green };  // موافق - لا يوجد تعارض

Color c = Color::Red;      // يجب استخدام عامل النطاق
// int x = c;              // خطأ! لا يوجد تحويل ضمني
int x = static_cast<int>(c);  // التحويل الصريح مطلوب

// if (c == 0) { }         // خطأ! لا يمكن المقارنة بـ int
if (c == Color::Red) { }   // موافق - مقارنة نفس الأنواع

يمكنك تحديد النوع الأساسي للتحكم في الذاكرة:

enum class Status : uint8_t {
    Inactive = 0,
    Active = 1,
    Pending = 2
};

للتحويل بين أصناف التعداد والأعداد الصحيحة، استخدم التحويل الصريح (explicit casting):

// من عدد صحيح إلى صنف تعداد
Priority p = static_cast<Priority>(3);

// من صنف تعداد إلى عدد صحيح
int value = static_cast<int>(p);

جرّب بنفسك

#include <iostream>
#include <string>
#include "Task.h"

using namespace std;

int main() {
    // قراءة المدخلات
    string taskName;
    int priorityInt;
    int statusInt;
    
    getline(cin, taskName);
    cin >> priorityInt;
    cin >> statusInt;
    
    // TODO: إنشاء Task بالاسم والأولوية (priority) المعطيين
    // استخدم static_cast لتحويل priorityInt إلى النوع المعدد Priority enum
    
    // TODO: تعيين حالة المهمة (status) بناءً على statusInt
    // استخدم static_cast لتحويل statusInt إلى النوع المعدد Status enum
    
    // TODO: استدعاء display() لعرض تفاصيل المهمة
    
    return 0;
}