将无效值与枚举进行比较

Question

我想尝试理解编译器在将枚举与无效值进行比较时的工作原理，以及程序在执行期间正在做什么。

我在工作中找到了奇怪的源代码，但不理解程序的行为，因为它没有给出我预期的结果。

我编写了下面的小程序来总结我的问题。

我创建了一个枚举类型E_Number，并用值-1实例化一个变量a。然后我对a执行比较，以检查它是否属于枚举范围。

（我知道，这真的很奇怪，但这正是我在源代码中发现的！）

我希望结果告诉我“不在范围内”，因为第一个条件（a >= FIRST_ENUM）失败了。但是它是第二个条件（a < NB_MAX_NUMBER）失败了，给了我正确的结果（请参见printf()）...

如果我在if条件中将a强制转换为(int)，我会得到预期的结果。

那么在执行期间会发生什么？程序是否将-1视为另一个可能的枚举值，该值将定位在NB_MAX_NUMBER之后？关于枚举的>和<运算符规则是什么？

#include <stdio.h>

#define FIRST_ENUM 0
typedef enum{
    NUM_1 = FIRST_ENUM, 
    NUM_2, 
    NUM_3,
    NB_MAX_NUMBER
}E_Number; 

int main()
{
    E_Number a = -1; 

    if ((a >= FIRST_ENUM) && (a < NB_MAX_NUMBER))
    {
        printf("In Range\n"); 
    }
    else
    {
        printf("Not in Range\n"); 
    }

    printf("1st condition = %s\n", (a >= FIRST_ENUM)?"TRUE":"FALSE"); 
    printf("2nd condition = %s\n", (a < NB_MAX_NUMBER)?"TRUE":"FALSE"); 

    return 0; 
}

``` 使用gcc编译程序： gcc program.c 运行程序： .\a.exe 输出结果： 不在范围内 第一个条件为真 第二个条件为假 我正在使用MINGW编译器（gcc (x86_64-win32-seh-rev1, Built by MinGW-W64 project) 4.9.2） ```

- GOoOGle

---

有趣的是，我无法重现结果（MSVC），最后两个分别为FALSE和TRUE，这正是我所期望的。 - Weather Vane

你确定这里展示的程序是你编译并执行的程序吗？ - Mahesh

感谢回答；我不知道“枚举”可以是“无符号的”。 - Weather Vane

@eugene-sh 我理解你的评论！这段代码存在于航空软件中，当一个函数“接收”枚举值时，不能确定结果是否有效并属于枚举范围... - GOoOGle

我在几个月前遇到这个问题时得出的一个结论是，永远不要再使用“枚举类型”，而是在存储或“返回”枚举时始终使用“int”。这样我就可以确切地知道（好吧，不是完全确切，因为“int”不是固定宽度，但尽可能确切）变量的类型。至少我可以保证我不会找到任何“unsigned”变量。 - alx - recommends codidact

Answer 1

在您的情况下，编译器将E_Number视为unsigned int，因为所有合法值都是无符号的，因此-1被认为是~0u，它大于等于FIRST_ENUM并且小于NB_MAX_NUMBER。

我在使用gcc version 6.3.0 20170516 (Raspbian 6.3.0-18+rpi1+deb9u1)时也遇到了同样的问题。

pi@raspberrypi:~ $ ./a.out 
Not in Range
1st condition = TRUE
2nd condition = FALSE

"最初的回答"，但是如果我将你的定义更改为以下内容：

但是，如果我像这样更改您的定义：

#include <stdio.h>

#define FIRST_ENUM -1
typedef enum{
    NUM_1 = FIRST_ENUM, 
    NUM_2, 
    NUM_3,
    NB_MAX_NUMBER
}E_Number; 

int main()
{
    E_Number a = -2; 

    if ((a >= FIRST_ENUM) && (a < NB_MAX_NUMBER))
    {
        printf("In Range\n"); 
    }
    else
    {
        printf("Not in Range\n"); 
    }

    printf("1st condition = %s\n", (a >= FIRST_ENUM)?"TRUE":"FALSE"); 
    printf("2nd condition = %s\n", (a < NB_MAX_NUMBER)?"TRUE":"FALSE"); 

    return 0; 
}

这里涉及到行为改变和枚举类型被视为整数，我有：

最初的回答：

pi@raspberrypi:~ $ ./a.out 
Not in Range
1st condition = FALSE
2nd condition = TRUE

- bruno

Answer 2

枚举常量是 类型 int 的。枚举类型是未指定的整数类型，能够表示所有枚举常量。

6.7.2.2p4:

每个枚举类型都应与char、有符号整数类型或无符号整数类型兼容。类型的选择是实现定义的，但必须能够表示枚举成员的所有值。枚举类型在枚举器声明列表终止的}之后立即变为不完整，并在此之后变为完整。

由于您没有枚举任何负值，因此该类型很可能是无符号类型。如果是这样，则（E_Number）some_integer将始终大于或等于零（0==FIRST_ENUM）。

如果将enum列表扩展到：

typedef enum{
    NUM_NOPE=-1,
    NUM_1 = FIRST_ENUM, 
    NUM_2, 
    NUM_3,
    NB_MAX_NUMBER
}E_Number; 

你将强制编译器使用有符号类型，结果会反转。

- Petr Skocik

Answer 3

来自ISO/IEC 9899:1999，6.7.2.2p3的引用：

每个枚举类型都应与char、有符号整数类型或无符号整数类型兼容。类型的选择是实现定义的，108)但必须能够表示枚举所有成员的值。

因此，当您声明一个枚举时，您不能事先确定C的实现将选择存储哪种数据类型的变量。为了优化原因，如果您将枚举常量存储在[-128，+127]之间，则编译器可能不会选择4字节的整数类型。实现可以选择char来存储枚举变量，但您不能确定。只要它可以存储所有可能的值，任何整数数据类型都可以被选择。

- alinsoar