是否允许枚举具有未列出的值？ [复制]

Question

说，我们有

enum E
{
  Foo = 0,
  Bar = 1
};

现在，我们开始了

enum E v = ( enum E ) 2;

然后

switch ( v )
{
  case Foo:
    doFoo();
  break;
  case Bar:
    doBar();
  break;
  default:
    // Is the compiler required to honor this?
    doOther();
  break;
}

由于上面的开关处理枚举的每个可能列出的值，编译器是否允许优化掉上面的default 分支，或者在枚举值不在的情况下具有未指定或未定义的行为名单？

我期望 C 和 C++ 的行为应该是相似的，所以问题是关于这两种语言的。但是，如果在这种情况下 C 和 C++ 之间存在差异，那么也很高兴知道这一点。

Answer 1

C++情况

在 C++ 中，每个枚举都有一个基础的整数类型。如果明确指定（例如：enum test2 : long { a,b};）或在 作用域 枚举的情况下默认为int（例如： enum class test { a,b };):

[dcl.enum]/5: 每个枚举都定义了一个不同于所有其他类型的类型。每个枚举也有一个基础类型。 （...） 如果不 明确指定，范围枚举类型的基础类型 是整数。在这些情况下，基础类型被称为是固定的。

对于底层类型未明确固定的 unscoped 枚举（您的示例），该标准为您的编译器提供了更大的灵活性：

[dcl.enum]/7:对于底层类型不固定的枚举，底层类型是一个整数类型，可以表示所有的 枚举中定义的枚举值。 (...) 使用哪种整数类型作为底层是实现定义的 类型，但基础类型不得大于 int 除非枚举器的值不能放入 int 或 unsigned 诠释。

现在是非常棘手的事情：枚举变量可以保存的值取决于底层类型是否固定：

• 如果它是固定的，“枚举的值是 基础类型。”

• 否则，可以容纳最小枚举数和最大枚举数的是最小位域的最小值和最大值内的整数值。

您属于第二种情况，尽管您的代码可以在大多数编译器上运行，但最小位域的大小为 1，因此您可以在所有兼容的 C++ 编译器上确定的唯一值是 0 到 1 之间的值。 ..

结论：如果你想确保值可以设置为 2，你要么必须让你的枚举成为一个作用域枚举，要么显式地指明一个底层类型。**

更多阅读：

• SO question on how to check if an enum value is valid
  
• article on avoiding enum out-of-rang in secure coding。
• Stroutstrup's plaidoyer for scoped enum over unscoped ones

C情况

C的情况要简单得多（C11）：

6.2.5/16：枚举包含一组命名的整数常量值。每个不同的枚举构成一个不同的枚举 输入。

所以基本上，它是一个 int：

6.7.2.2./2 定义枚举常量值的表达式应为具有值的整数常量表达式 可表示为 int。

有以下限制：

每个枚举类型都应该兼容char，一个有符号整数 类型，或无符号整数类型。类型的选择是 实现定义，但应能够表示 枚举所有成员的值。

Answer 2

在 C 中，enum 类型是一个足够大的整数类型，可以容纳所有 enum 常量：

(C11, 6.7.2.2p4) “每个枚举类型应与 char、有符号整数类型或无符号整数类型兼容。类型的选择是实现定义的，110) 但应能够表示枚举所有成员的值”。

假设enum E 的选定类型是_Bool。 _Bool 对象只能存储值0 和1。在不调用未定义行为的情况下，不可能让 _Bool 对象存储不同于 0 或 1 的值。

在这种情况下，允许编译器假定enum E 类型的对象只能在严格符合的程序中保存0 或1，因此允许优化default 开关情况。

Answer 3

C++Std 7.2.7 [dcl.enum]：

可以定义一个枚举，其值未由其任何枚举​​器定义。

因此，您可以拥有未在枚举器列表中列出的枚举值。

但在您的具体情况下，“基础类型”不是“固定的”（7.2.5）。规范没有说明在这种情况下哪个是底层类型，但它必须是整数。由于 char 是此类最小的类型，因此我们可以得出结论，枚举数列表中还有其他未指定的值。

顺便说一句，我认为编译器可以在确定没有其他值分配给 v 时优化你的情况，这是安全的，但我认为还没有那么聪明的编译器。

Answer 4

另外，7.2/10：

算术或枚举类型的表达式可以转换为 显式枚举类型。如果它在 枚举类型的枚举值范围；否则 结果枚举值未指定。

Answer 5

在 C 中，枚举器的类型为 int 。因此，任何整数值都可以分配给枚举类型的对象。

来自 C 标准（6.7.2.2 枚举说明符）

3 枚举器列表中的标识符被声明为常量 具有 int 类型，并且可以出现在任何允许的地方。

在 C++ 中，枚举器具有定义它的枚举类型。在 C++ 中，您应该明确指定底层类型，或者编译器自行计算允许的最大值。

来自 C++ 标准（7.2 枚举声明）

5 每个枚举都定义了一个不同于所有其他类型的类型。每个枚举也有一个基础类型。可以使用 enum-base 显式指定底层类型；如果未明确指定，则作用域枚举类型的基础类型是 int。在这些情况下，基础类型被称为是固定的。在枚举说明符的右大括号之后，每个枚举数都有其枚举的类型。

因此，在 C 中，枚举的任何可能值都是任何整数值。编译器可能不会优化移除默认标签的开关。

Answer 6

在 C 和 C++ 中，这可以工作。

两者的代码相同：

#include <stdio.h>

enum E
{
  Foo = 0,
  Bar = 1
};

int main()
{
    enum E v = (enum E)2;    // the cast is required for C++, but not for C
    printf("v = %d\n", v);
    switch (v) {
    case Foo:
        printf("got foo\n");
        break;
    case Bar:
        printf("got bar\n");
        break;
    default:
        printf("got \n", v);
        break;
    }
}

两者的输出相同：

v = 2
got default

在 C 中，enum 是整数类型，因此您可以为其分配整数值而无需强制转换。在 C++ 中，enum 是它自己的类型。