C語言枚舉類型（Enum）

在實際編程中，有些數據的取值往往是有限的，只能是非常少量的整數，並且最好為每個值都取一個名字，以方便在後續代碼中使用，比如一個星期只有七天，一年只有十二個月，一個班每周有六門課程等。

以每周七天為例，我們可以使用#define命令來給每天指定一個名字：

#include <stdio.h>

#define Mon 1
#define Tues 2
#define Wed 3
#define Thurs 4
#define Fri 5
#define Sat 6
#define Sun 7

int main(){
    int day;
    scanf("%d", &day);
    switch(day){
        case Mon: puts("Monday"); break;
        case Tues: puts("Tuesday"); break;
        case Wed: puts("Wednesday"); break;
        case Thurs: puts("Thursday"); break;
        case Fri: puts("Friday"); break;
        case Sat: puts("Saturday"); break;
        case Sun: puts("Sunday"); break;
        default: puts("Error!");
    }
    return 0;
}

運行結果：
5↙
Friday

#define命令雖然能解決問題，但也帶來了不小的副作用，導致宏名過多，代碼松散，看起來總有點不舒服。C語言提供了一種枚舉（Enum）類型，能夠列出所有可能的取值，並給它們取一個名字。

枚舉類型的定義形式為：

enum typeName{ valueName1, valueName2, valueName3, ...... };

enum是一個新的關鍵字，專門用來定義枚舉類型，這也是它在C語言中的唯一用途；typeName是枚舉類型的名字；valueName1, valueName2, valueName3, ......是每個值對應的名字的列表。注意最後的;不能少。

例如，列出一個星期有幾天：

enum week{ Mon, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun };

可以看到，我們僅僅給出了名字，卻沒有給出名字對應的值，這是因為枚舉值默認從 0 開始，往後逐個加 1（遞增）；也就是說，week 中的 Mon、Tues ...... Sun 對應的值分別為 0、1 ...... 6。

我們也可以給每個名字都指定一個值：

enum week{ Mon = 1, Tues = 2, Wed = 3, Thurs = 4, Fri = 5, Sat = 6, Sun = 7 };

更為簡單的方法是只給第一個名字指定值：

enum week{ Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun };

這樣枚舉值就從 1 開始遞增，跟上面的寫法是等效的。

枚舉是一種類型，通過它可以定義枚舉變量：

enum week a, b, c;

也可以在定義枚舉類型的同時定義變量：

enum week{ Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun } a, b, c;

有了枚舉變量，就可以把列表中的值賦給它：

enum week{ Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun };
enum week a = Mon, b = Wed, c = Sat;

或者：

enum week{ Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun } a = Mon, b = Wed, c = Sat;

【示例】判斷用戶輸入的是星期幾。

#include <stdio.h>

int main(){
    enum week{ Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun } day;
    scanf("%d", &day);
    switch(day){
        case Mon: puts("Monday"); break;
        case Tues: puts("Tuesday"); break;
        case Wed: puts("Wednesday"); break;
        case Thurs: puts("Thursday"); break;
        case Fri: puts("Friday"); break;
        case Sat: puts("Saturday"); break;
        case Sun: puts("Sunday"); break;
        default: puts("Error!");
    }
    return 0;
}

運行結果：
4↙
Thursday

需要注意的兩點是：
1) 枚舉列表中的 Mon、Tues、Wed 這些標識符的作用范圍是全局的（嚴格來說是 main() 函數內部），不能再定義與它們名字相同的變量。

2) Mon、Tues、Wed 等都是常量，不能對它們賦值，只能將它們的值賦給其他的變量。

枚舉和宏其實非常類似：宏在預處理階段將名字替換成對應的值，枚舉在編譯階段將名字替換成對應的值。我們可以將枚舉理解為編譯階段的宏。

對於上面的代碼，在編譯的某個時刻會變成類似下面的樣子：

#include <stdio.h>

int main(){
    enum week{ Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun } day;
    scanf("%d", &day);
    switch(day){
        case 1: puts("Monday"); break;
        case 2: puts("Tuesday"); break;
        case 3: puts("Wednesday"); break;
        case 4: puts("Thursday"); break;
        case 5: puts("Friday"); break;
        case 6: puts("Saturday"); break;
        case 7: puts("Sunday"); break;
        default: puts("Error!");
    }
    return 0;
}

Mon、Tues、Wed 這些名字都被替換成了對應的數字。這意味著，Mon、Tues、Wed 等都不是變量，它們不占用數據區（常量區、全局數據區、棧區和堆區）的內存，而是直接被編譯到命令裡面，放到代碼區，所以不能用&取得它們的地址。這就是枚舉的本質。

關於程序在內存中的分區以及各個分區的作用，我們將在《C語言內存》專題中的《Linux下C語言程序的內存布局（內存模型）》一節中詳細講解。

我們在《C語言switch語句》一節中講過，case 關鍵字後面必須是一個整數，或者是結果為整數的表達式，但不能包含任何變量，正是由於 Mon、Tues、Wed 這些名字最終會被替換成一個整數，所以它們才能放在 case 後面。

枚舉類型變量需要存放的是一個整數，我猜測它的長度和 int 應該相同，下面來驗證一下：

#include <stdio.h>

int main(){
    enum week{ Mon = 1, Tues, Wed, Thurs, Fri, Sat, Sun } day = Mon;
    printf("%d, %d, %d, %d, %d\n", sizeof(enum week), sizeof(day), sizeof(Mon), sizeof(Wed), sizeof(int) );
    return 0;
}

運行結果：
4, 4, 4, 4, 4