无论枚举值的数量如何，常量枚举大小保持不变

Question

无论枚举类型中枚举值的数量有多少，在16位或32位体系结构上，enum类型的大小始终为2或4个字节。

enum是否像union一样被编译器处理？

- anand

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@GrijeshChauhan：在C语言中是True，但在C++中不是——并且在C语言中，枚举常量的大小可以与类型的大小不同。 - Keith Thompson

如果你创建了 2,147,483,648 个枚举，会发生什么？我敢打赌编译器会变得很不高兴... - Jiminion

@Jim，我也有同样的疑问，没有人想创建超过100个符号常量。如果他这样做，那么他可能是一个糟糕的程序员。 - Grijesh Chauhan

如果你假定典型的大写字母 enum 标识符，并保持统一长度，每个标识符都必须是7个字符，再加上逗号和空格，这意味着源文件本身将达到约20GB。我不认为有许多编译器会愉快地尝试处理这个问题... - twalberg

@LorenPechtel: enum too_big { big = INT_MAX, bigger }; @LorenPechtel：enum too_big { big = INT_MAX, bigger }; - Keith Thompson

Answer 1

在C和C++编程语言中，枚举类型的大小是由实现定义的，并且与某些整数类型的大小相同。通常的做法是将所有枚举类型的大小都设置为与int类型相同，因为这通常是最有效访问的类型。例如，将其设置为一个字节可以节省一小部分空间，但根据CPU体系结构，可能需要更大、更慢的代码来访问它。

在C语言中，枚举常量的类型被定义为int类型。所以，给定以下内容：

enum foo { zero, one, two };
enum foo obj;

表达式zero的类型为int，但obj的类型为enum foo，可能与int的大小相同也可能不同。鉴于常量的类型为int，通常使枚举类型具有相同大小会更容易。

在C++中，规则不同; 常量是枚举类型。但出于效率原因，每个enum类型通常最好只有一个“字”，大小通常为int。

而2011年的ISO C++标准增加了为enum类型指定底层整数类型的功能。例如，现在可以写成：

enum foo: unsigned char { zero, one, two };

该语言特性确保类型foo和常量zero、one和two的大小为1字节。C语言没有这个特性，而且老版本的C++编译器也不支持它（除非它们提供了语言扩展功能）。

（接下来是插曲。）

那么如果您有一个枚举常量太大无法容纳在int中怎么办？您不需要2³¹或甚至2¹⁵个不同的常量来做到这一点：

#include <limits.h>
enum huge { big = INT_MAX, bigger };

big 的值为 INT_MAX，通常为 2³¹-1，但最小可以是 2¹⁵-1（32767）。 bigger 的值隐式为 big + 1。

在 C++ 中，这是可以的；编译器将选择一个足够大以容纳 INT_MAX + 1 值的基础类型来表示 huge。（假设有这样的类型；如果 int 是64位且没有比它大的整数类型，那么这将不可能。）

在 C 中，由于枚举常量的类型是int，因此上述操作是无效的。 它违反了 N1570 6.7.2.2p2 中所述的限制：

“定义枚举常量值的表达式必须是一个可表示为 int 类型的整数常量表达式。”

因此编译器必须拒绝它或至少警告它。例如，gcc 显示以下错误信息：

“error: overflow in enumeration values”

- Keith Thompson

Answer 2

枚举不是结构体，它只是一种为一组整数命名的方式。具有此类型的变量的大小只是底层整数类型的大小。这将是需要保存枚举中最大值的类型。因此，只要所有类型都适合同一整数类型，大小就不会改变。

- Barmar

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我不认为 OP 认为枚举是结构体。你可能预期一个有 256 个元素的 enum 占用 8 位，而一个有 257 个元素的 enum 占用 16 位。但编译器通常会使所有的 enum 大小与一个 int 相同，因为那样可以更有效地访问。 - Keith Thompson

@KeithThompson 我理解原帖作者是将枚举看作结构体。事实上，他的评论提到他认为编译器会将枚举视为联合体。 - agbinfo

Answer 3

枚举类型的大小是由实现定义的，编译器可以选择任何大小，只要它足够大来容纳所有的值。一些编译器选择使用4字节枚举来表示所有枚举类型，而一些编译器将选择最小的类型（例如1、2或4字节），以适应枚举值。C和C++语言标准允许这两种行为。

从C99 §6.7.2.2/4中得知:

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。类型的选择是由实现定义的，但必须能够表示枚举的所有成员的值。

从C++03 §7.2/5中得知:

枚举的底层类型是一个整数类型，可以表示枚举定义中定义的所有枚举器值。除非枚举器的值不能适合于int或unsigned int，否则使用哪种整数类型作为枚举的底层类型是由实现定义的。如果"enumerator-list"为空，则底层类型就像枚举具有单个值为0的枚举器一样。应用于枚举类型、枚举类型对象或枚举器的sizeof()的值是应用于底层类型的sizeof()的值。

- Adam Rosenfield

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好的回答，但有一件事我不明白，为什么 sizeof(enum) == sizeof(int) 而不是 sizeof(char)。有人不喜欢创建 2^sizeof(int) 个符号常量。 - Grijesh Chauhan

@GrijeshChauhan：sizeof(enum) 不一定等于 sizeof(int)。它可能是 sizeof(enum) == sizeof(some integral type)，其中 some integral type 取决于枚举的值。 - Nawaz

如果枚举值都在 char 范围内，那么有可能会出现 sizeof(enum) == sizeof(char) 的情况。但是并不能保证这一点，完全取决于编译器的决定。 - Adam Rosenfield

sizeof(enum) == sizeof(int) 只在 C 语言中成立。对于 C++，其实现是未定义的。 - 0decimal0

在C语言中也不一定是这样。在C和C++中，enum类型的基础整型可以是实现定义的，它可以是char或unsigned char，只要所有的常量都能够表示在该类型中。C语言枚举类型的常量是int类型，但是类型本身并非如此。 - Keith Thompson

Answer 4

我觉得OP假设枚举是一种存储其中声明的值的集合，这是不正确的。

C/C++中的枚举只是一个具有严格定义值范围的数字变量。枚举名称是数字的一种别名。

枚举中的值数量不会影响其存储大小。存储大小由具体实现定义，但通常为sizeof(int)。

- Dariusz

Answer 5

enum的大小是“至少足够大以包含声明中指定的任何值的整数类型”。许多编译器将使用一个int（可能是unsigned），但有些会根据优化或其他因素使用char或short。具有少于128个可能值的enum将适合于char（unsigned char为256），并且您必须拥有32768（或65536）个值才能溢出short，并且在大多数现代系统上，需要2或4十亿个值才能超越int。 enum本质上只是一种更好的定义一堆不同常量的方法。与此相比：

#define FIRST 0
#define SECOND 1
...

你刚刚做了什么：

enum myenum
{ FIRST,
  SECOND,
  ...
};

它有助于避免错误地分配重复值，并消除了您甚至需要关心特定值的需求（除非您真的需要）。

- twalberg

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我有一个疑问，通过定义FIRST 0，它会分配任何内存吗？ - anand

@jhakash：不，因为这不会创建一个对象；它只是一个编译时的定义。（顺便说一句，用“doubt”来表示“question”的意思在南亚方言的英语中更常见；在美国和英国的英语中，“doubt”往往暗示怀疑。“I have a question”会更清楚明了。） - Keith Thompson

@KeithThompson 哎呀，我不知道还有这个“doubt”的意思，谢谢你的澄清。 - anand

Answer 6

使用比int更小的枚举类型，当一个更小的类型可以容纳所有值时，会带来一个大问题，那就是它会使得翻译单元的ABI依赖于枚举常量的数量。例如，假设您有一个库，它使用了一个包含256个常量的枚举类型作为其公共接口的一部分，并且编译器选择将该类型表示为单个字节。现在假设您向库添加了一个新功能，现在需要257个常量。编译器必须切换到新的大小/表示方式，现在为旧接口编译的所有目标文件都与您更新的库不兼容；您必须重新编译所有内容才能使其再次正常工作。

因此，任何明智的实现都会始终使用int作为枚举类型。

- R.. GitHub STOP HELPING ICE