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C语言枚举类型(C语言enum用法)详解

在实际编程中,有些数据的取值往往是有限的,只能是非常少量的整数,并且最好为每个值都取一个名字,以方便在后续代码中使用,比如一个星期只有七天,一年只有十二个月,一个班每周有六门课程等。

以每周七天为例,我们可以使用#define命令来给每天指定一个名字:
#include <stdio.h>

#define Mon 1
#define Tues 2
#define Wed 3
#define Thurs 4
#define Fri 5
#define Sat 6
#define Sun 7

int main(){
    int day;
    scanf("%d", &day);
    switch(day){
        case Mon: puts("Monday"); break;
        case Tues: puts("Tuesday"); break;
        case Wed: puts("Wednesday"); break;
        case Thurs: puts("Thursday"); break;
        case Fri: puts("Friday"); break;
        case Sat: puts("Saturday"); break;
        case Sun: puts("Sunday"); break;
        default: puts("Error!");
    }
    return 0;
}
运行结果:
5↙
Friday

#define命令虽然能解决问题,但也带来了不小的副作用,导致宏名过多,代码松散,看起来总有点不舒服。C语言提供了一种枚举(Enum)类型,能够列出所有可能的取值,并给它们取一个名字。

枚举类型的定义形式为:

enum typeName{ valueName1, valueName2, valueName3, ...... };

enum是一个新的关键字,专门用来定义枚举类型,这也是它在C语言中的唯一用途;typeName是枚举类型的名字;valueName1, valueName2, valueName3, ......是每个值对应的名字的列表。注意最后的;不能少。

例如,列出一个星期有几天:
enum week{ Mon, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun };
可以看到,我们仅仅给出了名字,却没有给出名字对应的值,这是因为枚举值默认从 0 开始,往后逐个加 1(递增);也就是说,week 中的 Mon、Tues ...... Sun 对应的值分别为 0、1 ...... 6。

我们也可以给每个名字都指定一个值:
enum week{ Mon = 1, Tues = 2, Wed = 3, Thurs = 4, Fri = 5, Sat = 6, Sun = 7 };
更为简单的方法是只给第一个名字指定值:
enum week{ Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun };
这样枚举值就从 1 开始递增,跟上面的写法是等效的。

枚举是一种类型,通过它可以定义枚举变量:
enum week a, b, c;
也可以在定义枚举类型的同时定义变量:
enum week{ Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun } a, b, c;
有了枚举变量,就可以把列表中的值赋给它:
enum week{ Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun };
enum week a = Mon, b = Wed, c = Sat;
或者:
enum week{ Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun } a = Mon, b = Wed, c = Sat;
【示例】判断用户输入的是星期几。
#include <stdio.h>

int main(){
    enum week{ Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun } day;
    scanf("%d", &day);
    switch(day){
        case Mon: puts("Monday"); break;
        case Tues: puts("Tuesday"); break;
        case Wed: puts("Wednesday"); break;
        case Thurs: puts("Thursday"); break;
        case Fri: puts("Friday"); break;
        case Sat: puts("Saturday"); break;
        case Sun: puts("Sunday"); break;
        default: puts("Error!");
    }
    return 0;
}
运行结果:
4↙
Thursday

需要注意的两点是:
1) 枚举列表中的 Mon、Tues、Wed 这些标识符的作用范围是全局的(严格来说是 main() 函数内部),不能再定义与它们名字相同的变量。

2) Mon、Tues、Wed 等都是常量,不能对它们赋值,只能将它们的值赋给其他的变量。

枚举和宏其实非常类似:宏在预处理阶段将名字替换成对应的值,枚举在编译阶段将名字替换成对应的值。我们可以将枚举理解为编译阶段的宏。

对于上面的代码,在编译的某个时刻会变成类似下面的样子:
#include <stdio.h>

int main(){
    enum week{ Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun } day;
    scanf("%d", &day);
    switch(day){
        case 1: puts("Monday"); break;
        case 2: puts("Tuesday"); break;
        case 3: puts("Wednesday"); break;
        case 4: puts("Thursday"); break;
        case 5: puts("Friday"); break;
        case 6: puts("Saturday"); break;
        case 7: puts("Sunday"); break;
        default: puts("Error!");
    }
    return 0;
}
Mon、Tues、Wed 这些名字都被替换成了对应的数字。这意味着,Mon、Tues、Wed 等都不是变量,它们不占用数据区(常量区、全局数据区、栈区和堆区)的内存,而是直接被编译到命令里面,放到代码区,所以不能用&取得它们的地址。这就是枚举的本质。
关于程序在内存中的分区以及各个分区的作用,我们将在《C语言内存精讲》专题中的《Linux下C语言程序的内存布局(内存模型)》一节中详细讲解。
我们在《C语言switch case语句》一节中讲过,case 关键字后面必须是一个整数,或者是结果为整数的表达式,但不能包含任何变量,正是由于 Mon、Tues、Wed 这些名字最终会被替换成一个整数,所以它们才能放在 case 后面。

枚举类型变量需要存放的是一个整数,我猜测它的长度和 int 应该相同,下面来验证一下:
#include <stdio.h>

int main(){
    enum week{ Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun } day = Mon;
    printf("%d, %d, %d, %d, %d\n", sizeof(enum week), sizeof(day), sizeof(Mon), sizeof(Wed), sizeof(int) );
    return 0;
}
运行结果:
4, 4, 4, 4, 4

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