@清晰掉 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:
- enum EnumTest{
- 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]。
- enum EnumTest{
- 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:
- #include <iostream>
- using namespace std;
- class A{
- public:
- //enum类型本身不占内存
- enum EnumTest{
- a =1,b = 5};
- };
- enum EnumTest{
- a =1,b = 5};
- class B{
- public:
- private:
- //enum理想的变量会占用内存
- enum EnumTest enumSample1;
- };
- int main()
- {
- enum EnumTest{
- a =1,b = 5};
- cout << sizeof(enum EnumTest) << endl;
- //注意:此处结果是未定义的
- enum EnumTest enumSample1 = (enum EnumTest)10;
- cout << enumSample1 << endl;
- cout << "sizeof(Class A) = " << sizeof(A) << endl;
- cout << "sizeof(Class B) = " << sizeof(B) << endl;
- return 0;
- }
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++?
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:
- enum DefType{
- a = 1,
- b = 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:
- enum DefType{
- a = 1,
- b = 5
- };
- enum DefType2{
- a = 10,
- b2 = 50
- };
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。
- class AA{
- enum DefType{
- a = 10,
- b = 5
- };
- int arr[a];
- };
- class BB{
- enum DefType2{
- a = 100,
- b2 = 50
- };
- int arr[a];
- };
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:
- ; 16 : int e = E;
- mov DWORD PTR _e$[ebp], 4
- ; 17 :
- ; 18 : int a = A;
- mov DWORD PTR _a$[ebp], 0
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。
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。
- enum Type{
- Cat = 0,
- Dog,
- Hourse,
- Cow = 0xffffff
- };
- enum TypeChar : unsigned char {
- A = 0x00,
- B,
- C = 0xff
- };
- struct A {
- Type t;
- TypeChar tc;
- };
- int main() {
- cout << sizeof(Type) << endl;
- cout << sizeof(TypeChar) << endl;
- cout << sizeof(A) << endl;
- Type t1;
- TypeChar tc;
- Type t2;
- cout << &t1 << endl;
- cout << &tc << endl;
- cout << &t2 << endl;
- cout << sizeof(t1) << endl;
- return 0;
- }
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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