Question

C++的 enum 工具提供了另一种创建符号常量的方式，这种方式可以代替 const。它还允许定义新类型，但必须按严格的限制进行。使用 enum 的句法与使用结构相似。例如，请看下面的语句：

这条语句完成两项工作。

• 让 spectrum 成为新类型的名称；spectrum 被称为枚举（enumeration），就像 struct 变量被称为结构一样。
• 将 red、orange、yellow 等作为符号常量，它们对应整数值 0～7。这些常量叫作枚举量（enumerator）。

在默认情况下，将整数值赋给枚举量，第一个枚举量的值为 0，第二个枚举量的值为 1，依次类推。可以通过显式地指定整数值来覆盖默认值，本章后面将介绍如何做。

可以用枚举名来声明这种类型的变量：

枚举变量具有一些特殊的属性，下面来看一看。

在不进行强制类型转换的情况下，只能将定义枚举时使用的枚举量赋给这种枚举的变量，如下所示：

因此，spectrum 变量受到限制，只有 8 个可能的值。如果试图将一个非法值赋给它，则有些编译器将出现编译器错误，而另一些则发出警告。为获得最大限度的可移植性，应将把非 enum 值赋给 enum 变量视为错误。

对于枚举，只定义了赋值运算符。具体地说，没有为枚举定义算术运算：

然而，有些实现并没有这种限制，这有可能导致违反类型限制。例如，如果 band 的值为 ultraviolet（7），则++band（如果有效的话）将把 band 增加到 8，而对于 spectrum 类型来说，8 是无效的。另外，为获得最大限度的可移植性，应采纳较严格的限制。

枚举量是整型，可被提升为 int 类型，但 int 类型不能自动转换为枚举类型：

虽然在这个例子中，3 对应的枚举量是 green，但将 3 赋给 band 将导致类型错误。不过将 green 赋给 band 是可以的，因为它们都是 spectrum 类型。同样，有些实现方法没有这种限制。表达式 3 + red 中的加法并非为枚举量定义，但 red 被转换为 int 类型，因此结果的类型也是 int。由于在这种情况下，枚举将被转换为 int，因此可以在算术表达式中同时使用枚举和常规整数，尽管并没有为枚举本身定义算术运算。

前面示例：

非法的原因有些复杂。确实没有为枚举定义运算符+，但用于算术表达式中时，枚举将被转换为整数，因此表达式 orange + red 将被转换为 1 + 0。这是一个合法的表达式，但其类型为 int，不能将其赋给类型为 spectrum 的变量 band。

如果 int 值是有效的，则可以通过强制类型转换，将它赋给枚举变量：

如果试图对一个不适当的值进行强制类型转换，将出现什么情况呢？结果是不确定的，这意味着这样做不会出错，但不能依赖得到的结果：

请参阅本章后面的“枚举的取值范围”一节，以了解一下哪些值合适，哪些值不合适。

正如您看到的那样，枚举的规则相当严格。实际上，枚举更常被用来定义相关的符号常量，而不是新类型。例如，可以用枚举来定义 switch 语句中使用的符号常量（有关示例见第 6 章）。如果打算只使用常量，而不创建枚举类型的变量，则可以省略枚举类型的名称，如下面的例子所示：

4.6.1 设置枚举量的值

可以使用赋值运算符来显式地设置枚举量的值：

指定的值必须是整数。也可以只显式地定义其中一些枚举量的值：

这里，first 在默认情况下为 0。后面没有被初始化的枚举量的值将比其前面的枚举量大 1。因此，third 的值为 101。

最后，可以创建多个值相同的枚举量：

其中，zero 和 null 都为 0，one 和 umero_uno 都为 1。在 C++早期的版本中，只能将 int 值（或提升为 int 的值）赋给枚举量，但这种限制取消了，因此可以使用 long 甚至 long long 类型的值。

4.6.2 枚举的取值范围

最初，对于枚举来说，只有声明中指出的那些值是有效的。然而，C++现在通过强制类型转换，增加了可赋给枚举变量的合法值。每个枚举都有取值范围（range），通过强制类型转换，可以将取值范围中的任何整数值赋给枚举变量，即使这个值不是枚举值。例如，假设 bits 和 myflag 的定义如下：

则下面的代码将是合法的：

其中 6 不是枚举值，但它位于枚举定义的取值范围内。

取值范围的定义如下。首先，要找出上限，需要知道枚举量的最大值。找到大于这个最大值的、最小的 2 的幂，将它减去 1，得到的便是取值范围的上限。例如，前面定义的 bigstep 的最大值枚举值是 101。在 2 的幂中，比这个数大的最小值为 128，因此取值范围的上限为 127。要计算下限，需要知道枚举量的最小值。如果它不小于 0，则取值范围的下限为 0；否则，采用与寻找上限方式相同的方式，但加上负号。例如，如果最小的枚举量为−6，而比它小的、最大的 2 的幂是−8（加上负号），因此下限为−7。

选择用多少空间来存储枚举由编译器决定。对于取值范围较小的枚举，使用一个字节或更少的空间；而对于包含 long 类型值的枚举，则使用 4 个字节。

C++11 扩展了枚举，增加了作用域内枚举（scoped enumeration），第 10 章的“类作用域”一节将简要地介绍这种枚举。