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enum類型的本質 至從C語言開始enum類型就被作為用戶自定義分類有限集合常量的方法被引入到了語言 當中,，而且一度成為C++中定義編譯期常量的唯一方法（后 來在類中引入了靜態(tài)整型常量）,。 根據上面對enum類型的描述,，到底enum所定義出來的類型是一個什么樣的類型呢？作為 一個用 戶自定義的類型其所占用的內存空間是多少呢,？使用enum類型是否真的能夠起到有限 集合常量的邊界約束呢,？大家可能都知道enum類型和int類 型具有隱示（自動）轉換的規(guī)則， 那么是否真的在任何地方都可以使用enum類型的變量來代替int類型的變量呢,？下面會逐一 回答這些問 題,。 1. 到底enum所定義出來的類型是一個什么樣的類型呢？ 在C++中大家都知道僅僅有兩種大的類型分類：POD類型和類類型（不清楚的可以參 見我的其他文章）,。enum所定義的類型其實屬于POD類型,，也就是說它會參與到POD 類型的隱示轉換規(guī)則當中去，所以才會出現(xiàn)enum類型與int類型之間的隱示轉換現(xiàn)象,。 那么也就是說enum所定義的類型不具備名字空間限定能力（因為不屬于類類型）,， 其所定義的常量子具備和enum類型所在名字空間相同的可見性，由于自身沒有名字 限定能力,，所以會出現(xiàn)名字沖突現(xiàn)象,。如： struct CEType { enum EType1 { e1, e2 }; enum EType2 { e1, e2 }; }; 上面的例子會出現(xiàn)e1,、e2名字沖突編譯時錯誤,，原因就在于枚舉子（e1、e2）是 CEType名字空間中的名字,，同樣在引用該CEType中的枚舉子時必須采用CEType::e1 這樣的方式進行,，而不是CEType::EType1::e1來進行引用。 2. 作為一個用戶自定義的類型其所占用的內存空間是多少呢,？ 該問題就是sizeof( EType1 )等于多少的問題,，是不是每一個用戶自定義的枚舉類 型都具有相同的尺寸呢？在大多數(shù)的32位編譯器下（如：VC++,、gcc等）一個枚舉類 型的尺寸其實就是一個sizeof( int )的大小,，難道枚舉類型的尺寸真的就應該是int 類型的尺寸嗎？其實不是這樣的,，在C++標準文檔（ISO14882）中并沒有這樣來定義,， 標準中是這樣說明的：“枚舉類型的尺寸是以能夠容納最大枚舉子的值的整數(shù)的尺寸”， 同時標準中也說名了：“枚舉類型中的枚舉子的值必須要能夠用一個int類型表述”,， 也就是說,，枚舉類型的尺寸不能夠超過int類型的尺寸，但是是不是必須和int類型 具有相同的尺寸呢,？上面的標準已經說得很清楚了,，只要能夠容納最大的枚舉子的 值的整數(shù)就可以了,，那么就是說可以是char、short和int,。例如： enum EType1 { e1 = CHAR_MAX }; enum EType2 { e2 = SHRT_MAX }; enum EType3 { e3 = INT_MAX }; 上面的三個枚舉類型分別可以用char,、short、int的內存空間進行表示,，也就是： sizeof( EType1 ) == sizeof( char ); sizeof( EType2 ) == sizeof( short ); sizeof( EType3 ) == sizeof( int ); 那為什么在32位的編譯器下都會將上面三個枚舉類型的尺寸編譯成int類型的尺寸呢,？ 主要是從32位數(shù)據內存對其方面的要求進行考慮的，在某些計算機硬件環(huán)境下具有對 齊的強制性要求（如：sun SPARC）,，有些則是因為采用一個完整的32位字長CPU處理 效率非常高的原因（如：IA32）,。所以不可以簡單的假設枚舉類型的尺寸就是int類 型的尺寸，說不定會遇到一個編譯器為了節(jié)約內存而采用上面的處理策略,。 3. 使用enum類型是否真的能夠起到有限集合常量的邊界約束呢,？ 首先看一下下面這個例子： enum EType { e1 = 0, e2 }; void func1( EType e ) { if ( e == e1 ) { // do something } // do something because e != e1 must e == e2 } void func2( EType e ) { if ( e == e1 ) { // do something } else if ( e == e2 ) { // do something } } func1( static_cast<EType>( 2 ) ); func2( static_cast<EType>( -1 ) ); 上面的代碼應該很清楚的說明了這樣一種異常的情況了，在使用一個操出范圍的整 型值調用func1函數(shù)時會導致函數(shù)采取不該采取的行為,，而第二個函數(shù)可能會好一些 他僅僅是忽略了超出范圍的值,。這就說明枚舉所定義的類型并不是一個真正強類型 的有限常量集合，這樣一種條件下和將上述的兩個函數(shù)參數(shù)聲明成為整數(shù)類型沒有 任何差異,。所以以后要注意標準定義中枚舉類型的陷阱,。（其實只有類類型才是真 正的強類型） 4. 是否真的在任何地方都可以使用enum類型的變量來代替int類型的變量呢？ 通過上面的討論,，其實枚舉類型的變量和整型變量具有了太多的一致性和可互換性,， 那么是不是在每一個可以使用int類型的地方都可以很好的用枚舉類型來替代呢？ 其實也不是這樣的,，畢竟枚舉類型是一個在編譯時可區(qū)分的類型,，同時第2點的分析 枚舉類型不一定和int類型具有相同的尺寸，這兩個差異就決定了在某些場合是不可 以使用枚舉類型來代替int類型的,。如： 第一種情況： enum EType { e1 = 0, e2, e3 }; EType val; std::cin >> val; 第二種情況： enum EType { e1 = 0, e2, e3 }; EType val; std::scanf( "%d", &val ); 上面的兩種情況看是基本上屬于同一種類型的問題,，其實不然。第一種情況會導致 編譯時錯誤,，會因為std::cin沒有定義對應的枚舉類型的重載>>運算符而出錯,，這 就說明枚舉類型是一種獨立和鑒別的類型；而第二種情況不會有任何編譯時問題,， 但是可能會導致scanf函數(shù)棧被破壞而使得程序運行非法,，為什么會這樣呢？上面 已經分析過了枚舉類型變量的尺寸不一定和int類型相同,，這樣一來我們采用%d就 是說將枚舉類型變量val當作4字節(jié)的int變量來看待并進行參數(shù)壓棧,，而在某些編 譯器下sizeof( val )等于1字節(jié)，這樣scanf函數(shù)就會將val變量地址中的后續(xù)的三 字節(jié)地址也壓入棧中,，并對其進行賦值,，也許val變量后續(xù)的三個字節(jié)的地址沒有 特殊含義可以被改寫（比如是字節(jié)對齊的空地址空間）,，可能會認為他不會出現(xiàn)錯 誤，其實不然,，在scanf函數(shù)調用結束后會進行棧清理,，這樣一來會導致scanf函數(shù) 清理了過多的地址空間，從而破壞了外圍函數(shù)的棧指針的指向,，從而必然會導致程 序運行時錯誤,。 由上面的說明枚舉類型有那么多的缺點，那我們怎樣才能夠有一個類型安全的枚舉類型 呢,？其實可以采用類類型來模擬枚舉類型的有限常量集合的概念,，同 時得到類型安全的好處， 具體參見后續(xù)的文章,。 |
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