c - 为什么枚举在 C 中作为一种类型存在

Question

我从教科书中了解到，枚举的典型定义如下:

enum weather {
    sunny,
    windy,
    cloudy,
    rain,
} weather_outside;

然后声明一个 var，如下所示:

enum weather weather_outside = rain;

我的问题是，是否可以通过说例如来使用枚举常量rain 保留整数 3，具有类似类型的更复杂减速的确切用途和意义是什么 enum Weather Weather_outside = rain; 具有 Weather_outside 等于 3(因为枚举值只能是编译时常量)？为什么不直接使用 const 或宏呢？我有点困惑枚举是否真的有必要？!

Answer 1

C 中的枚举主要是为了方便，因为它们不是强类型的。它们是为了表达命名选项而创建的，但语言开发的限制以及人们将它们用于其他用途的方式导致了目前的情况，它们只不过是命名的整数值。

枚举支持我们有各种不同选项的情况，例如您显示的天气条件，并希望为它们命名。理想情况下，枚举应该是强类型的，这样rain不容易转换为 3，反之亦然；写 int x = rain;或enum weather x = 3;编译器会产生警告或错误。

但是，这样做存在一些问题。考虑一下我们何时想要编写处理枚举中所有值的代码，例如:

for (enum weather i = sunny; i <= rain; i = i+1)
    DoSomethingWithWeatherCondition(i);

看一下更新表达式 i = i+1 。这对于经验丰富的 C 程序员来说是非常自然的。 (我们可以写 i++ ，但这是同一件事，这里拼写出来是为了说明。)我们知道它会更新 i到下一个值。但是，当我们思考一下，i+1 是什么？ ？ i是一个枚举值，1是 int 。所以我们添加了两个不同的东西。

为了实现这一点，C 将枚举值视为整数。这允许 i+1以普通方式计算为两个整数相加。进一步，那么结果是 int ，我们有i = <i>some int result</i> ，这意味着我们必须允许分配 int到enum weather .

也许解决此问题的一种方法是定义枚举值和整数的加法，以便 i+1不需要治疗i作为整数；它只是被指定返回枚举中i之后的下一个值。 。但早期的C开发并没有做到这一点。这将需要更多的工作，并且编程语言中的新功能并不是在预见到哪些功能有用或可能出现哪些问题的情况下一次性全部开发出来的。它们通常是一点一点开发的，用一些原型(prototype)代码尝试新事物。

因此，枚举值是整数。一旦它们成为整数，人们就开始将它们用于超出简单原始目的的用途。枚举对于定义可在编译器需要常量表达式的地方使用的常量非常有用，包括数组维度和静态对象的初始值。 const当时不存在，但它不会起作用，因为定义了 const int x = 3;甚至 static const int x = 3; ，我们不能使用 x在float array[x]; 。 (可变长度数组当时还不存在，即使现在它们也不适用于静态对象。)我们也无法使用 x在int m = 2*x+3;当 m 的定义时位于函数之外(因此它定义了静态对象)。但是，如果x被定义为枚举值而不是 int ，它可以用于这些目的。

这导致在没有真正枚举事物的情况下使用枚举。例如，它们通常用于各种位掩码:

enum
{
    DeviceIsReadable           = 1,
    DeviceIsWriteable          = 2,
    DeviceSupportsRandomAccess = 4,
    DeviceHasFeatureX          = 8,
    …
}

一旦人们开始以这种方式使用枚举，再将枚举设为强类型并在其上定义算术就为时已晚了。这些位掩码必须可与按位运算符 | 一起使用。 , & ，和^ ，不仅仅是 +1 。人们将它们用于任意常数和算术运算。重新定义这部分 C 语言并更改现有代码太困难了。

因此，在 C 语言中，枚举从未发展为完全独立的类型。