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苏木2026-03-02
2421
9.5m

LV050-枚举类型 ​

一、枚举类型简介 ​

1. 什么是枚举？ ​

在实际问题中，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，等。

针对上边那些特殊变量， C 语言为我们提供了枚举类型，在枚举的定义中，会将这些变量的值一一列举出来，并且枚举类型的变量的值就只限于列举出来的值的范围。

2. 怎么定义？ ​

枚举类型的定义需要用到关键字 enum ，一般定义格式如下：

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

typeName 为枚举类型的名称， valueNameN 为枚举类型的成员。

（1）枚举类型中任意两个 枚举成员不能具有相同的名称。而且枚举列表中的 valueName1... 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）枚举类型中间的枚举成员之间用逗号（ , ）隔开，定义结束时，分号（ ; ）必不可少。

（3）在枚举类型中，枚举成员的类型只能是整型，并且声明的第一个枚举成员默认值是 0 ，往后逐个加 1 （递增）。这样增加后的值必须是整型可表示的值得范围，否则会报错。

（4）我们也可以在定义枚举类型时，为枚举成员显示赋值，允许多个枚举成员具有相同的值。没有显示赋值的枚举成员的值总是前一个枚举成员的值加 1 。例如，

c
enum Weeks
{
    Monday = 1,
    Tuesday = 2,
    Wednesday,
    Thursday,
    Friday,
    Saturday,
    Sunday
};

（5）枚举与宏其实有些类似，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。

当我们的枚举类型定义完成后，枚举成员都是常量，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。我们也无法修改枚举成员的值，除非直接修改相应枚举类型的定义。

3. 怎么使用？ ​

枚举类型定义后就可以直接使用了，例如：

c
#include <stdio.h>
/* 定义枚举数据类型 */
enum __CMDS {
    HOST_CMD_BASIC = 50,
    HOST_CMD_1,
    HOST_CMD_2,
    
    USER_CMD_BASIC = 100,
    USER_CMD_1,
    USER_CMD_2,
    
    INVALID_CMD = 200,
};                   /* ; 不可缺少 */

int main(int argc, char *argv[])
{ 
    printf("HOST_CMD_BASIC=%d, HOST_CMD_1=%d, HOST_CMD_2=%d\n", HOST_CMD_BASIC, HOST_CMD_1, HOST_CMD_2);
    printf("USER_CMD_BASIC=%d, USER_CMD_1=%d, USER_CMD_2=%d\n", USER_CMD_BASIC, USER_CMD_1, USER_CMD_2);
    printf("INVALID_CMD=%d\n", INVALID_CMD);
    return 0;
}

将会得到下面的输出：

shell
sumu@virtual-machine:~/hk/alpha$ gcc main.c -Wall
sumu@virtual-machine:~/hk/alpha$ ./a.out 
HOST_CMD_BASIC=50, HOST_CMD_1=51, HOST_CMD_2=52
USER_CMD_BASIC=100, USER_CMD_1=101, USER_CMD_2=102
INVALID_CMD=200

4. 枚举常量作用域 ​

枚举类型中的枚举常量也是一个有效的标识符，可以拿出来单独使用，这一点和普通常量非常类似。所以说，枚举类型仅仅是将不同名字的常量松散地组织到了一起。

枚举常量的作用域和其它自定义标识符（比如变量）的作用域类似：

  • 在所有函数外部定义枚举类型时，其中的枚举常量具有全局作用域，可以在整个程序中的任何位置访问。这和全局变量是一样的。
  • 在由 { } 包围的代码块（比如函数、if、for、while 范围就无效了。这个局部变量是一样的。
c
#include <stdio.h>

// 全局枚举定义
enum Colors {RED, GREEN, BLUE};

int main() {
    printf("RED = %d\n", RED);     // 可以访问全局枚举常量
    
    enum Direction {NORTH, SOUTH, EAST, WEST};
    printf("NORTH = %d\n", NORTH); // 可以访问局部枚举常量
    
    {
        enum Status {OK = 200, ERROR = 500};
        printf("OK = %d\n", OK);   // 可以访问块作用域内的枚举常量
    }
    // printf("OK = %d\n", OK);    // 错误：OK 超出了作用域范围
    
    return 0;
}

将会得到下面的输出：

shell
RED = 0
NORTH = 0
OK = 200

5. 为什么要用枚举 ​

  • 增强了代码的可读性，通过使用有意义的名称代替没有名称的数字，使代码更易理解。
  • 提高了类型安全性，编译器可以检查枚举变量是否被赋予了有效的值。

但枚举类型也有一些限制。例如，C 语言不允许为枚举常量指定浮点数值，也不能在运行时动态地向枚举类型添加新的常量。此外，不同的编译器可能会对枚举类型使用不同的底层整数类型，这可能会影响程序的可移植性。

这里举一个例子，比如枚举类型非常适合用在 switch 语句中，因为它们代表了一组离散的值，这样可以提高代码的可读性和可维护性，通过使用有意义的名称替代乱七八糟的数字，可以使代码更加清晰和易于理解：

c
enum Week day = Wednesday;
switch(day) {
    case Monday:
        printf("It's Monday, start of the work week.\n");
        break;
    case Wednesday:
        printf("It's Wednesday, halfway through!\n");
        break;
    case Friday:
        printf("It's Friday, weekend is coming!\n");
        break;
    default:
        printf("It's another day of the week.\n");
}

二、枚举变量 ​

1. 怎么定义？ ​

与结构体一样，枚举也是一种构造的数据类型，所以可以像结构体一样定义枚举变量。枚举变量定义一般格式如下：

1.1 方式一 ​

  • 先定义枚举数据类型，再声明变量
c
/* 定义枚举数据类型 */
enum Weeks
{
    Monday = 1,
    Tuesday = 2,
    Wednesday,
    Thursday,
    Friday,
    Saturday,
    Sunday
};

/* 定义枚举类型变量 */
enum Weeks w1, w2;

定义了两个枚举变量 w1 和 w2 。需要注意关键字 Weeks 不可以省略，若没有这个关键字，则系统不认为 Weeks 是枚举类型。

1.2 方式二 ​

  • 定义枚举类型的同时声明枚举变量
c
/* 定义枚举类型的同时声明枚举变量 */
enum Weeks
{
    Monday = "1",
    Tuesday = "2",
    Wednesday,
    Thursday,
    Friday,
    Saturday,
    Sunday
}w1, w2;

与方式一类似，定义了两个枚举变量 w1 和 w2 。如果只需要 w1 、 w2 两个变量，后面不需要再使用枚举类型名称定义其他变量，那么在定义时也可以不给出枚举类型名称。

c
/* 定义枚举类型的同时声明枚举变量 */
enum
{
    Monday = "1",
    Tuesday = "2",
    Wednesday,
    Thursday,
    Friday,
    Saturday,
    Sunday
}w1, w2;

2. 枚举变量的使用 ​

2.1 引用枚举成员 ​

c
枚举类型名1
枚举类型名2
...
枚举类型名N

2.2 枚举变量赋值 ​

定义枚举类型以后，我们可以声明枚举类型的变量，并为其赋值了。枚举变量可以被赋予在枚举类型中定义的任何常量值，其语法格式如下：

c
enum 枚举类型名 枚举变量名 = 枚举常量名;

枚举类型变量赋值方式和结构体类似，接下来通过实例说明。需要注意的是，虽然枚举类型的本质是整型，但直接将整数赋值给枚举变量是不安全的做法，因为这可能导致变量取值超出枚举定义的范围。如果确实需要这样做，应该使用强制类型转换：

c
enum Week today = (enum Week)3; // 等价于 Wednesday
2.2.1 赋值方式一 ​
  • 先定义枚举类型变量，再赋值
c
#include <stdio.h>
/* 定义枚举数据类型 */
enum Weeks
{
    Monday = 1,
    Tuesday = 2,
    Wednesday,
    Thursday,
    Friday,
    Saturday,
    Sunday
};                   /* ; 不可缺少 */

int main(int argc, char *argv[])
{ 
    enum Weeks w1, w2, w3;
    w1 = Monday;
    w2 = Sunday;
    w3 = 9;
    printf("%d %d %d %d %d %d %d\n", Monday, Tuesday, Wednesday, Thursday, Friday, Saturday, Sunday);
    printf("%d %d %d \n", w1, w2, w3);
    return 0;
}

在终端执行以下命令：

shell
gcc test.c -Wall # 编译程序 
./a.out          # 执行可执行文件

会看到有如下信息输出：

shell
1 2 3 4 5 6 7
1 7 9

【说明】我们可以把定义枚举类类型时的枚举成员赋值给枚举变量，也可以直接把整数值赋给枚举变量。枚举变量其实也就是一种 整型变量。

2.2.2 赋值方式二 ​
  • 定义枚举变量的同时进行赋值
c
#include <stdio.h>
/* 定义枚举数据类型 */
enum Weeks
{
    Monday = 1,
    Tuesday = 2,
    Wednesday,
    Thursday,
    Friday,
    Saturday,
    Sunday
};                   /* ; 不可缺少 */

int main(int argc, char *argv[])
{ 
    enum Weeks w1 = Monday, w2 = Friday, w3 = 10;
    
    printf("%d %d %d %d %d %d %d\n", Monday, Tuesday, Wednesday, Thursday, Friday, Saturday, Sunday);
    printf("%d %d %d \n", w1, w2, w3);
    return 0;
}

在终端执行以下命令：

shell
gcc test.c -Wall # 编译程序 
./a.out          # 执行可执行文件

会看到有如下信息输出：

shell
1 2 3 4 5 6 7
1 5 10
2.2.3 赋值方式三 ​
  • 在定义枚举类型的同时声明变量：
c
enum Color {Red, Green, Blue} my_color1;
enum Color {Red, Green, Blue} my_color2 = Green;
2.2.4 互相赋值 ​

枚举变量之间也可以相互赋值，但前提是这两个变量必须属于同一个枚举类型，例如：

c
enum Color my_color1;
enum Color my_color2 = Green;
my_color1 = my_color2;

三、枚举类型与整数类型 ​

枚举类型可以与整数类型进行比较和赋值。由于枚举常量本质上是整数，我们可以将枚举变量与整数进行比较，也可以将整数赋值给枚举变量（尽管这种做法可能会导致类型安全问题），或者反过来，将枚举变量赋值给整数类型：

c
enum Week day = Tuesday;
if (day < Thursday) {    
    printf("It's early in the week.\n");
}
int num = Friday;  // num 的值为 4day = 6;  // day 的值为 Saturday