C++ enum 的相关知识

在C/C++编程中，我们除了长使用struct 和class构建自定义类型，还会使用union，enum做相关的事情，union在语法表面上与struct、class没有区别，关键一点是，union中的元素是共用一块内存空间的，有关他的讨论我们之前也做过，这里我们讨论一下enum这个关键字。

相信大家都知道enum只是枚举的意思，有时候也会用到这个东西，但是我们总是会被这个东西的概念搞糊涂，尤其是我们长时间不用它之后。

怎么去理解enum这个东西呢？我们来确定几句话。

1）enum，也是一个用于创建新类型的关键字，这点雨struct、class、union一样，通常我们要使用它们的时候还需要实例化。

2）enum，与语言（C/C++，C#）中的整型（int）有非常直接的关系。如果你敢想，我们可以这么说，用enum创建的类型，就相当于typdef int enumtype;创建出来的一样。只是enum比它多了一些东西。

3）最经典的一句话：“枚举是一个被命名的整型常数的集合”

上面两句话，或许暂时还没有展示出它的意义所在，我们从另外一个角度分析一下：

enum被称为枚举，是C语言为我们编程的时候的某种需求而提出的，这就是状态标示需求。我们需要区分各种各样的状态，并且我们只是想区分它们的不同，而无意要在里面加入什么特别属性，至于程序针对不同状态的不同表现，那完全是另外一件事。

例如，我们想表达一个星期7天。

方法可以是这样：

#define SUNDAY 7;

#define MONDAY 1;

……

当然到了C++，我们建议这样：

const int SUNDAY=7;

const int MONDAY=1;

……

是的，就想我以前说过，千万不要误会编程语言中所谓的整形（int，char，long）的作用，事实上（特别是C），整形的大部分作用是用来表示状态的。

但是上面这样有一个问题，就是加入我们有一个函数需要星期几的参数，我们无法再函数获取参数那个地方（编译）就能够判断出参数不对，我们给出了23这样的代表星期几的数，是毫无意义的。但是编译器无法排错，因为他只知道那个是整形，当然我们可以再函数内部进行判断这种错误，但这只是增加了无关的功夫。

我认为enum就是针对这种问题个提出的，我们大胆的说吧（虽然不敢确认但是，基本上也是了），enum类型的内部实现是整形int，我们在整形int的基础上，人为限定了范围，并且给特定的数一个特定的名称，以表达其意思：

enum Date

{

Sunday 7,

Monday 2,

……

Satarday 6,

};

注意，与struct和class，union不同的是enum的内部元素使用逗号隔开，并且也没有什么所谓类型定义，仔细分析它与struct和class，union的区别。可知这种语法也是正常的。

所以，定义一个enum，关键是给出几个状态，状态后面的int值是可选的，如果没有指定，那么从0开始指定，后一个状态（枚举子）是前一个加1，所以多个迭代子是可以指示一个int数的。

我们在看看，enum使用的时候要注意的问题：

1）如前面所说，enum就是一个在整形上面做限定的类型定义，他的范围为最大和最小枚举子之间，即使我们没有显示给出状态枚举子，但其间的int数一定有效。

2）虽然我们说明了，枚举的就是整形上面做限定和标示，但是我们不能直接将一个整形赋值给枚举变量，即使该int 数在该枚举变量的有效范围内。这种规定是有其道理，因为enum类型本来就是为了限定，所以它就不容许你那么轻易的赋值，当然你可以使用显示的转换方法。

3）将一个超过该枚举类型的整形通过显示转换的方式转换然后赋值给相应变量会导致undefined后果。

当然，我认为当初enum提出的目的就是为了解决上面的问题，但是事实上enum还有很多其他的应用，下面是转载别人的文章：（主要是将enum的各种应用）

1、枚举enum的用途浅例

写程序时，我们常常需要为某个对象关联一组可选alternative属性.例如，学生的成绩分A,B,C,D等，天气分sunny,
cloudy, rainy等等。

更常见的，打开一个文件可能有三种状态：input, output和append. 典型做法是，对应定义3个常数，即：

const int input = 1;

const int output = 2;

const int append = 3;

然后，调用以下函数：

bool open_file(string file_name, int open_mode);

比如，

open_file("Phenix_and_the_Crane", append);

这种做法比较简单，但存在许多缺点，主要的一点就是无法限制传递给open_file函数的第2个参数的取值范围，只要传递int类型的值都是合法的。(当然，这样的情况下的应对措施就是在open_file函数内部判断第二个参数的取值，只有在1，2，3范围内才处理。)

使用枚举能在一定程度上减轻这种尴尬(注1)，它不但能实现类似于之前定义三个常量的功能，还能够将这三个值组合起来成为独一无二的组。例如：

enum open_modes {input = 1, output, append};

以上定义了open_modes为枚举类型enumeration
type。每一个命名了的枚举都是唯一的类型，是一个类型标示器type specifier。例如，我们可以重新写一个open_file函数:

bool open_file(string file_name, open_modes om);

在open_modes枚举中，input,
output, append称为枚举子enumerator, 它们限定了open_modes定义的对象的取值范围。这个时候，调用open_file函数和之前的方法还是一模一样：

open_file("Phenix_and_the_Crane", append);

但是，如果传递给open_file的第二个参数不是open_modes枚举类型值的话(注1)，那么编译器就会识别出错误；就算该参数取值等价于input,
output, append中的某个，

也一样会出错哦！例如：

open_file("Phenix_and_the_Crane", 1);

2、枚举的定义

一个枚举是一个类型，可以保存一组由用户刻画的值。定义之类，枚举的使用很像一个整数类型。

枚举的定义具有以下形式,即以关键词enum开头，接着一个可选的枚举名，下来是由大括号{}包含着一个由逗号分隔的枚举子列表enumerators
list：

enum [enumeration name] {enumerator1[=value1], enumerator2[=value2], ...};

[b]3[/b]、枚举子的类型和取值

枚举子的类型就是它所在的那个枚举，例如前面说到的open_modes枚举中，input,output和append等枚举子的类型都是open_modes。这种做法，其实是为了赋予用户和编译器一些有关该变量拟议中的用途的提示。

默认下，第一个枚举子被赋值0，接下来的枚举子取值是前面一个枚举子的取值+1,例如：

enum weather {sunny, cloudy, rainy, windy};

其中

sunny == 0,

cloudy == 1,

rainy == 2,

windy == 3;

以上是默认情况，有时候我们希望显式地指定某个枚举子的值，那么会出现什么情况呢？看看：

enum some_fruit {apple = 3, orange, banana = 4, bear};

好了，apple == 3, banana == 4; 那么orange和bear呢？记得前面说过一句，默认下”接下来的枚举子取值是前面一个枚举子的取值+1“。既然这两个枚举子没有显式赋值，那么就按照默认规则办事，所以 orange
== 4, bear == 5.

从这个例子也可以看出，同一枚举中枚举子的取值不需要唯一。这样有什么用处呢？下面是个简单的例子：

enum some_big_cities {

Guangzhou
= 4,

Shenzhen =
4,

Hongkong =
4,

Shanghai =
2,

Beijing =
3,

Chongqi =
3

};

以上简单地按区域，将五个城市按照华南(4),华东(2), 华北(3)的几个城市分类了。

4、枚举变量的定义、初始化和赋值

既然每个枚举都是一个类型，那么由这个类型自然可以声明变量，例如，由前面定义的some_big_cities：

some_big_cities where_I_am;

需要注意的是，在声明where_I_am时没有初始化，如果这时打印where_I_am的值：

enum some_big_cities {

Guangzhou
= 4,

Shenzhen
= 4,

Hongkong
= 4,

Shanghai
= 2,

Beijing
= 3,

Chongqi
= 5};

int main(void)

{

some_big_cities wh;

cout<<"the value is: "<<wh<<endl;

return 0;

}

输出将是the value is: 1. 然而，如果声明wh为全局变量，则另一种情况：

enum some_big_cities {Guangzhou = 1 Shenzhen = 1, Hongkong = 1,

Shanghai = 2, Beijing = 3, Chongqi
= 5};

some_big_cities wh;

int main(void)

{

cout<<"the value is: "<<wh<<endl;

return 0;

}

输出将是the value is: 0;

以上结果是在Visual C++ 2005 Express中得到，不知道其它编译器情况如何，也不知为什么得到这样的结果。下来再找找资料。

定义一个枚举变量时，可以给它初始化，例如：

some_big_cities wh = Guangzhou;

注意等号右边只能取枚举子中的某一个；特别地，以Guangzhou为例，虽然Guangzhou==4, 但以下初始化是出错的：

some_big_cities wh = 4;

Visual C++ 2005编译器提示：

error C2440: 'initializing' : cannot convert from 'int' to 'some_big_cities'

可见，不能直接地把一个整型赋值给一个枚举变量，因为枚举和整型是不同类型的，除非显式转换。关于枚举与整型的关系，后面再讲。

除了初始化，枚举变量也有赋值运算：

some_big_cities wh；

wh = Guangzhou;

wh = Shanghai;

或者

some_big_cities wh1 = Guangzhou；

some_big_cities wh2 = Shanghai；

wh2 = wh1;

5、枚举的取值范围

如果某个枚举中所有枚举子的值均非负，该枚举的表示范围就是[0:2^k-1],其中2^k是能使所有枚举子都位于此范围内的最小的2的幂；如果存在负的枚举值，该枚举的取值范围就是[-2^k,2^k-1].例如：

enum e1 {dark, light}; //范围0:1

enum e3 {min = -10, max = 1000}; //范围-1024:1023

6、枚举与整型的关系

整型值只能显式地转换成一个枚举值，但是，如果转换的结果位于该枚举取值范围之外，则结果是无定义的。

enum e1 {dark = 1, light = 10};

e1 VAR1 = e1(50); //无定义

e1 VAR2 = e1(3); //编译通过

在这里也说明了不允许隐式地从整型转换到枚举的原因，因为大部分整型值在特定的枚举里没有对应的表示。

至于枚举可以当作特定的整型数来用的例子，从open_modes可以体会。

7、自定义运算符

枚举是用户自定义类型，所以在用户可以为它定义自身的操作，例如++或者<<等。但是，在没有定义之前，不能因为枚举像整型就可以默认使用,例如:

enum SomeCities

{

zhanjiang,

Maoming,

Yangjiang,

Jiangmen,

Zhongshan

};

SomeCities oneCity;

for (oneCity = zhanjiang; oneCity != Zhongshan; ++oneCity)

{

cout<<oneCity<<endl;

}

以上的++OneCity是没有定义的，在Visual
C++ 6 编译下得到如下错误：

error C2675: unary '++' : 'enum main::SomeCities' does not define this operator or a conversion to a type acceptable to the predefined operator

[b]8[/b]、Sizeof

一个枚举类型的sizeof就是某个能够容纳其范围的整型的sizeof, 而且不会大于sizeof(int), 除非某个枚举子的值不能用int或者unsigned
int来表示。

在32位机器中，sizeof(int)一般等于4。前面介绍的所有枚举，例如，

enum SomeCities

{

zhanjiang,

Maoming,

Yangjiang,

Jiangmen,

Zhongshan

};

计算其sizeof， 可能是1，也可能是是4。在我的intel
E2160双核、32位机器中，得到4。

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[注1, Begin]

由于通过将整型数显式转换就可能得到对应枚举类型的值，所以声明一个枚举来达到限制传递给函数的参数取值范围还是力不从心的，以下是一个例子：

enum SomeCities

{

zhanjiang=1, //1

Maoming, //2

Yangjiang, //3

Jiangmen, //4

Zhongshan = 1000 //1000

};

void printEnum(SomeCities sc)

{

cout<<sc<<endl;

}

int main(void)

{

SomeCities oneCity = SomeCities(50); //将50通过显式转换，为oneCity赋值

printEnum(oneCity); //在VC++ 6 编译器下得到50输出

return 0;

}

以上例子说明，虽然SomeCities的定义里没有赋值为50的枚举值，但是，由于50在该枚举的取值范围内，所以通过显式声明得到一个有定义的枚举值，从而成功传递给printEnum函数。