【C/C++】C和C++11之enum列舉的使用細節

李春港發表於2020-12-08
C++

作者：李春港
出處：https://www.cnblogs.com/lcgbk/p/14101271.html

目錄

一、前言

由於C++專案中用了相對比較多的列舉(enum)，正常情況下，列舉變數都是佔用一個整形型別的大小，但是專案中列舉(enum)只需要使用到一個位元組的大小，因為是在嵌入式裝置上執行的程式碼，資源比較少，那麼如果列舉都是按照int型大小來使用的話，這無疑是一種資源浪費。

所以就想有沒有一種辦法可以控制列舉(enum)佔用記憶體的辦法。所幸，通過查詢資料，發現C++11的新特性剛好加入了控制列舉大小的機制。那麼接下來我們就來看看，列舉(enum)在C++11標準有哪些變化？以及C和C++11中的列舉(enum)有什麼區別？

二、C中的列舉(enum)

2.1 C中列舉的大小

前面有說到，預設情況下，列舉enum的大小是一個整形型別的大小，但是整形型別有很多：int、long int、short int等，所以enum的大小還是不能確定的。在C中enum的大小是不可以通過程式設計師顯式控制的，這個大小是編譯器根據我們給列舉(enum)賦值的大小來選擇合適的整數型別的。

下面舉個例子：

/*****************************************************************************
** Copyright © 2020 lcg. All rights reserved.
** File name: enum.c
** Description: 測試enum的特性
** Author: lcg
** Version: 1.0
** Date: 2020.12.08
*****************************************************************************/

#include <stdio.h>

enum color1
{
    RED = 0,
    GREEN,
    BLUE
};

enum color2
{
    GRAY = 0x1122334455,
    YELLOW,
    PURPLE
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    printf("enum color1: %d\n", sizeof(enum color1));
    printf("enum color2: %d\n", sizeof(enum color2));
    return 0;
}

輸出結果：

enum color1: 4
enum color2: 8

我們發現這兩個列舉變數所佔用的大小是不一樣的，enum color2已經超過了4個位元組，所以編譯器會根據實際值的大小來調整列舉變數的大小。

這就存在了一個弊端，當我們定義的一個結構體裡面有列舉變數的時候，當列舉變數值變化的時候，那麼結構體的大小就有可能會跟著變化。在沒有給列舉賦值的時候為結構體申請了堆空間，後面如果給列舉賦了一個超過4個位元組的值，那麼這個時候結構體的實際大小就已經變化了，這樣我們後面程式對該結構體進行操作時就會存在隱患。

2.2 C中列舉的取值範圍

我們繼續使用上面的例程來說明取值範圍：

/*****************************************************************************
** Copyright © 2020 lcg. All rights reserved.
** File name: enum.c
** Description: 測試enum的特性
** Author: lcg
** Version: 1.1
** Date: 2020.12.08
*****************************************************************************/

#include <stdio.h>

enum color1
{
    RED = 0,
    GREEN,
    BLUE
};

enum color2
{
    GRAY = 1,
    YELLOW,
    PURPLE
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    enum color1 myClolor1;
    
    myClolor1 = RED;
    printf("myClolor1: %d\n", myClolor1);
    
    myClolor1 = GRAY;
    printf("myClolor1: %d\n", myClolor1);
    
    myClolor1 = 10;
    printf("myClolor1: %d\n", myClolor1);
    
    return 0;
}

輸出結果：

myClolor1: 0
myClolor1: 1
myClolor1: 10

可以看到，在C下enum定義的變數可以賦規定範圍外的值的，但是在C++11下這是不允許的。在C++11中編譯會不通過，是C++11對C中enum的優化。

三、C++11中的列舉(enum)

3.1 c++11中新增列舉大小的控制

在C++11中程式設計師就可以對列舉(enum)進行顯式控制其佔用記憶體的大小了，如下示例：

/*****************************************************************************
** Copyright © 2020 lcg. All rights reserved.
** File name: enum.cpp
** Description: 測試enum的特性
** Author: lcg
** Version: 1.2
** Date: 2020.12.08
*****************************************************************************/

#include <stdio.h>

enum color1 : char {
    RED = 0,
    GREEN,
    BLUE
};

enum color2 : int {
    GRAY = 1,
    YELLOW,
    PURPLE
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    printf("enum color1: %d\n", sizeof(enum color1));
    printf("enum color2: %d\n", sizeof(enum color2));
    
    return 0;
}

輸出結果：

enum color1: 1
enum color2: 4

C++11這樣的特性就可以很好地解決我在前言所說的那些情況啦，可以節省資源。

3.2 c++11新增有作用域的列舉型別

如上面2.2小節的程式如果在C++11的標準中編譯就會出現以下的報錯：

1.cpp:33:15: error: cannot convert ‘color2’ to ‘color1’ in assignment
     myClolor1 = GRAY;
               ^
1.cpp:36:15: error: invalid conversion from ‘int’ to ‘color1’ [-fpermissive]
     myClolor1 = 10;

在C++11標準中，enum定義的變數是不可以賦規定範圍外的值的。這樣為後期的除錯帶來了很多的便利之處。

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