C++ 中的 enum 结构在内存中是怎么存储的?

C++ 中的 enum 结构在内存中是怎么存储的?里面存储的是常量值吗?

 

关于占用内存的大小,enum类型本身是不占内存的,编译器直接替换。但是enum类型的变量肯定是占内存的(关于占用内存的大小,看后面详述)。

enum需要特别注意的是它的取值范围和类型分配。

关于确定enum的取值范围,如果一个enum中所有的枚举值非负,那么枚举的表示范围是[0,2^k - 1],其中2^k是使得所有枚举值位于此范围内的最小的2的幂。如果是有负值,那么范围就是[-2^k,2^k-1]。因此对一个给定的整数值,如果使用强制转换,而其值又不在枚举的表示范围以内,其行为是未定义的。
举一个例子:

 
  1. enum EnumTest{
  2. a =1,b = 5};

其中没有负数,最大值是5,二进制表示是101,需要3bits能够容纳下。因此取值范围是[0,7]。

 
  1. enum EnumTest{
  2. a =-2,b = 5};

绝对值最大的是5,需要3bits能够容纳下,但是因为有负值,需要增加一个符号位,于是需要4bits,取值范围是[-8,7]。
C++规定枚举的大小只要能够容纳下3bits或者4bits(上面的例子)就行,至于分配1byte还是4bytes,是编译器决定的,但是C++标准有个限制:1<=sizeof(enum)<=sizeof(int)。

实例代码:

 
  1. #include <iostream>
  2. using namespace std;
  3. class A{
  4. public:
  5. //enum类型本身不占内存
  6. enum EnumTest{
  7. a =1,b = 5};
  8. };
  9. enum EnumTest{
  10. a =1,b = 5};
  11. class B{
  12. public:
  13. private:
  14. //enum理想的变量会占用内存
  15. enum EnumTest enumSample1;
  16. };
  17. int main()
  18. {
  19. enum EnumTest{
  20. a =1,b = 5};
  21. cout << sizeof(enum EnumTest) << endl;
  22. //注意:此处结果是未定义的
  23. enum EnumTest enumSample1 = (enum EnumTest)10;
  24. cout << enumSample1 << endl;
  25. cout << "sizeof(Class A) = " << sizeof(A) << endl;
  26. cout << "sizeof(Class B) = " << sizeof(B) << endl;
  27. return 0;
  28. }

运行结果:

最后,给你提供好的参考资料:
what is the size of an enum type data in C++?

2
 

个人觉得谈论enum的内存分布没有太大的意义,因为enum中的值是在编译阶段就确定了。
虽然我们可以写出如下的代码:

 
  1. enum DefType{
  2. a = 1,
  3. b = 5
  4. };
  5. DefType testDefType; // 创建一个enum DefType的变量

但若像结构体一样调用testDefType.a,则不能通过编译。
若我们在函数外写下如下的语句:

 
  1. enum DefType{
  2. a = 1,
  3. b = 5
  4. };
  5. enum DefType2{
  6. a = 10,
  7. b2 = 50
  8. };

这样编译不会通过:error C2365: “a”: 重定义;以前的定义是“枚举数”。

关于enum的语法细节,楼上几位已经说的很详细了,不在赘述,只是举个enum常用的例子。

 
  1. class AA{
  2. enum DefType{
  3. a = 10,
  4. b = 5
  5. };
  6. int arr[a];
  7. };
  8. class BB{
  9. enum DefType2{
  10. a = 100,
  11. b2 = 50
  12. };
  13. int arr[a];
  14. };

这也是在类中静态声明一个数组的好方法称为enum hack。

@卢俊的答案说对了一半,宏虽然是在预处理阶段做了替换,但enum值不是在运行时确定,而是在编译时确定,从生成的汇编代码可以证明:

 
  1. ; 16 : int e = E;
  2. mov DWORD PTR _e$[ebp], 4
  3. ; 17 :
  4. ; 18 : int a = A;
  5. mov DWORD PTR _a$[ebp], 0
2
thebest 267天前

1

补充:enum结构体定义的的确是常量,但并不是在预编译的时候进行替换,而是在运行时,从enum定义的常量存储区取定义的常量值。因此,同样的常量定义,如果用#define,代码中多处用到该常量的话,编译出来的会比用enum定义使用的常量存储区大,下面这段程序:

//示例代码 a.c

#include <stdio.h>

#define E 4

enum ST
{
A,
B,
C,
D
};

void main()
{
int e = E;

int a = A;
}

使用预编译指令来预编译这段代码:

$ gcc -E a.c

//结果

# 2 "a.c" 2

enum ST
{
A,
B,
C,
D
};

void main()
{
int e = 4; //预编译后被替换

int a = A; //预编译后没有被替换
}

可以看出,#define 定义的常量,在预编译的时候做了替换,而enum定义的常量,并不是在预编译的时候进行替换,只是在运行的时候,根据标识去常量区获取对应的值。

1
泥瓦匠 267天前

enum结构体定义都是一些常量值,放在静态常量存储区。类似于类里面声明为static const的常量。
class A {
public:
enum Type{
Cat = 0,
Dog,
Hourse,
Cow
};
static const int i = 3;
};
cout << sizeof(A) <<endl; 
输出是1。

 
  1. enum Type{
  2. Cat = 0,
  3. Dog,
  4. Hourse,
  5. Cow = 0xffffff
  6. };
  7. enum TypeChar : unsigned char {
  8. A = 0x00,
  9. B,
  10. C = 0xff
  11. };
  12. struct A {
  13. Type t;
  14. TypeChar tc;
  15. };
  16. int main() {
  17. cout << sizeof(Type) << endl;
  18. cout << sizeof(TypeChar) << endl;
  19. cout << sizeof(A) << endl;
  20. Type t1;
  21. TypeChar tc;
  22. Type t2;
  23. cout << &t1 << endl;
  24. cout << &tc << endl;
  25. cout << &t2 << endl;
  26. cout << sizeof(t1) << endl;
  27. return 0;
  28. }

输出是:


枚举默认是用int类型来存储的,32位系统下占4个字节。可以存储的最大值是0xffffff。 你可以改变枚举的大小例如enum TypeChar : unsigned char{} 这样可以节省空间, 在嵌入式编程中较为常见。嵌入式编程中,甚至有用位来存储的。

 
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