如果枚举类型无法适应无符号整数类型，会发生什么？

Question

如果枚举类型无法适应无符号整数类型，会发生什么？

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根据Bathsheba的要求并作为对“如果枚举类型无法适应整数类型会发生什么？”问题的跟进:

假设枚举定义如下:

enum foo : unsigned int
{
    bar = UINT_MAX,
    oops
};

oops的值是否已定义？

MSVS2015编译：

warning C4340: 'oops': value wrapped from positive to negative value
warning C4309: 'initializing': truncation of constant value
warning C4369: 'oops':  enumerator value '4294967296' cannot be represented as 'unsigned int', value is '0'

MSVS2015输出：

bar = 4294967295
oops= 0

gcc 4.9.2编译：

9 : note: in expansion of macro 'UINT_MAX'
bar = UINT_MAX,
^
10 : error: enumerator value 4294967296l is outside the range of underlying type 'unsigned int'
oops
^
Compilation failed

gcc 4.9.2 的输出

//compilation failed

- Simon Kraemer

1

似乎“int”会是一个更有趣的问题，因为这样“bar + 1”的计算会导致未定义行为。 - Kerrek SB

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嗯。UINT_MAX + 1显然是一个可以在编译时求值的常量表达式，但考虑到它不能容纳在“unsigned”中，C++标准希望编译器选择long long作为枚举类型，但由于你强制它成为“unsigned”，所以它无法这样做。对我来说，这解释了编译器错误，甚至可能是答案。标准中的那行“如果底层类型是固定的，则可以将值转换为其提升后的底层类型”的语句也与此有关。 - Bathsheba

4

@Bathsheba 我刚刚测试了一下，如果你不限制类型，你只会收到一个警告：http://coliru.stacked-crooked.com/a/a8306b64279b700c - NathanOliver

1

@NathanOliver 在使用gcc（6.2.1）时，甚至不会收到警告。 - Shmuel H.

2

[dcl.enum]/2 和 7 在这里似乎很相关。"如果枚举器的初始化值不能由基础类型表示，则程序是非法的。" 这很有趣，但我不确定它是否适用。目前正在尝试理解标准术语。 - Revolver_Ocelot

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1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Shmuel H. · Accepted Answer

这是一个非常有趣的问题。简单的答案是这个实际上是未定义的：标准并没有针对这种情况做出任何规定。

为了举一个更好的例子，考虑这个enum：

 enum foo : bool { True=true, undefined };

根据标准：
[dcl.enum]/2: [...] 如果一个枚举值没有初始化器，则该枚举值的值为前一个枚举值的值加一。
因此，在我们的例子中，foo::undefined的值为2（true + 1），无法表示为bool类型。

是否非法？

不是，根据标准，只有“非固定底层类型”存在不能表示所有枚举值的限制：

[dcl.enum]/7: 对于其基础类型未固定的枚举，如果没有整数类型可以表示所有枚举值，则该枚举是非法的。

对于不可表示所有枚举值的“固定底层类型”，标准并未做出任何规定。

原始问题中oops和undefined的值是多少？

它是未定义的：标准没有针对这种情况的任何规定。

foo::undefined的可能值为：

- 最大可能值（true）：undefined和oops应该是底层类型的最大值。 - 最小可能值（false）：底层类型的最小值。注意：在有符号整数中，它将不匹配整数溢出的当前行为（未定义行为）。 - 随机值（？）：编译器将选择一个值。

所有这些值的问题在于，可能会导致两个字段具有相同的值（例如，foo :: True == foo :: undefined）。

“初始化器”（例如undefined=2）和“隐式”初始化器（例如True=true，undefined）之间的区别

根据标准：

[dcl.enum]/5：如果底层类型已固定，则在右括号之前的每个枚举器的类型为底层类型，并且“enumerator-definition”中的“constant-expression”必须是底层类型的转换常量表达式。

换句话说：

 enum bar : bool { undefined=2 };

等价于

 enum bar : bool { undefined=static_cast<bool>(2) };

然后bar::undefined将变为true。在"implicit"初始化程序中，情况并非如此：这个标准段落仅适用于初始化程序，而不是"implicit"初始化程序。

摘要

通过这种方式，具有fixed-underlying-type的enum可以具有无法表示的值。
它们的值在标准中未定义。

根据问题和评论，这在GCC和clang中无效，但在MSVS-2015中有效（带有警告）。