在C语言中为内存定义枚举数据类型

Question

在C语言中为内存定义枚举数据类型

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我找不到一个直接的答案，但是在C语言中是否有可能强制指定enum的某种数据类型？例如，我有一个状态机的enum，它只会保留一些状态，所以为了内存和性能问题，定义一个enum为字节或更短的数据类型将是很好的选择。在C语言甚至Arduino IDE中是否有提供这种行为的方法？任何帮助都将不胜感激。

- Kev1n91

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枚举本身实际上只是编译时整数常量。无论你有多少个，枚举本身在运行时都不会占用任何空间。 - Some programmer dude

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你需要多少个状态变量？就像我所说的，枚举的数量并不重要，因此如果您只有一个状态变量，则在具有32位int的平台上，它将占用所有空间。无论您有1个还是10000个状态枚举，都不重要，它仍然只是一个单一的int。也许您应该考虑设计以在其他地方节省空间？ - Some programmer dude

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你是指生成的代码太大，无法存储在FLASH内存中吗？因此，您需要优化代码大小吗？还是只是一个简单的过早优化问题？ - Some programmer dude

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如果这是原始的Atmel AVR Arduino，int不会是32位。 - Lundin

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Arduino IDE 使用 C++，在最近几个版本中也使用了 C++11 标准（我不确定确切的版本，但应该是从版本 1.6.8 开始）。因此可以定义具有其基础类型的枚举：enum Something : uint8_t { ... };。更多信息：Enumeration declaration。 - KIIV

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4个回答

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如前所述，枚举常量基本上是整数常量。它们不占用自身空间，也不在可执行代码中列出。

然而，如果您使用枚举类型定义变量，则该变量可能占用与int变量一样多的空间。如果需要节省此空间，则可以使用任何其他能够存储所需范围的整数类型。例如，可以使用以下方法代替：

enum state {S1, S2, S3, S4};

enum state stack[1000];
...
stack[i] = S2;
...

您可以编写：

enum state {S1, S2, S3, S4};
typedef unsigned char my_state_type;

my_state_type stack[1000];
...
stack[i] = S2;
...

- Marian

不幸的是，C语言不允许我们声明一个既是我们想要的整数类型，又限制在枚举值范围内的变量。stack[i]= 5 将会被标记。 - Paul Ogilvie

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枚举类型并不像变量一样占用内存空间存储。枚举类型主要用于语句中，这些语句在编译后（机器码、汇编代码），枚举类型会被替换成其对应的值。例如，一个名为MY_ENUM1且值为1的枚举常量，在汇编代码中会被替换成：

    mov ax, 1

因此，它们将占用所需指令操作数最小的内存空间。

- Paul Ogilvie

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拿着代码 enum myEnum {e1, e2}; struct s {myEnum e;}; int main(int, char *[]){ printf("%d", sizeof(s)); } 我得到了4，这与你的答案相矛盾。 - Colin

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@Colin-s，在你的例子中，枚举被用在一个结构体中，因此需要为变量占用存储空间。然后它被转换成整数。 - Paul Ogilvie

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在C语言中，枚举类型的主要价值似乎在于更具描述性的代码，这样做可能更容易阅读和维护。与使用一堆#define语句相比，使用枚举并没有任何真正的好处。即使声明一个类型为enum color的变量，例如my_hue，编译器（至少是gcc）也不会显示错误，如果你将一个“无效”的值（-100或+100）赋给my_hue。而且作为一个不良的副作用，编译器会选择在完全合理的循环中不起作用的变量类型。

- Greg

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这并没有以任何方式回答原来的问题。OP的问题是关于数据类型、内存和性能的，假定是在极度受限的嵌入式设备环境下。你的回答与这个问题毫无关系。 - TomServo

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可以查看英文原文，
原文链接

- Lundin · Accepted Answer

C标准规定，枚举常量即枚举类型的“成员”必须与类型int兼容。但是，枚举变量本身可以是其他整数类型。如果你认为这没有任何意义，那是因为确实如此：在枚举方面，C标准是不合理的。

至于如何选择枚举变量对应的整数类型，不幸的是，这是由编译器而不是程序员决定的。在8位Atmel上，枚举变量要么是8位，要么是16位。

一些编译器提供了通过非标准编译器选项设置枚举大小的选项。无论如何使用这些功能可能都不是一个好主意，因为这会使代码不可移植。

然而，无论枚举的大小如何，编译器都可以（并很可能）优化包含枚举的表达式，就像它可以优化任何包含小整数类型的表达式一样，以避免使用int进行计算，因为这是C标准通过整数提升所规定的。

如果您有非常极端的性能要求，请不要使用枚举，而是使用uint8_t。但是，如果您真的有极端的性能要求，那么首先您不会使用业余爱好者的8位MCU！所以你不用担心这个问题。

放心使用枚举，并让编译器担心优化。