枚举是位域实现定义的类型吗？答案

【问题标题】：Are enums as bitfields implementation-defined types?枚举是位域实现定义的类型吗？
【发布时间】：2016-02-08 19:48:48
【问题描述】：

我试图更好地理解 C99 标准，但现在我对使用枚举作为结构中的位域以及它们是否被视为 int 或实现定义的类型感到困惑。在 C99 的最终草案中查找时，我发现了 6.7.2.1 段。 4

位域的类型应为 _Bool、signed int、unsigned int 或其他的限定或非限定版本其他实现定义的类型。

和 6.7.2.2 段。 4

每个枚举类型都应与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，但应该能够表示枚举的所有成员的值。 ...

所以我尝试了这个简单的源代码

enum e {
    E0, E1
};

struct s {
    enum e bitfield : 4;
};

我可以使用-std=c99 -Wall -Wextra -pedantic 使用 gcc-5.0 和 clang-3.5 编译它而不会发出警告，但使用 gcc-4.8 我会收到以下警告

warning: type of bit-field 'bitfield' is a GCC extension

从这里开始混乱。枚举作为位域是否被视为 int 或实现定义的类型？这是 GCC-4.8 中的错误还是他们改变了对标准的解释？将它与其他 C99 编译器一起使用是否安全？

【问题讨论】：

warning when using bitfield with unsigned char的可能重复
@Rhymoid 我不确定这是否真的是重复的。 AFAIK 是 unsigned char unsigned int 的子类型，而 enum 可以等效于 int。也可能是我误解了 6.7.2.2 段中的“与 [...] 整数类型兼容”。 4.
第一个引号表示它的实现定义了允许将哪些其他类型用作位域

标签： c language-lawyer c99

【解决方案1】：

枚举是位域实现定义的类型吗？

是的。

您看到的是 gcc 的实现定义的行为发生了变化。

正如在您引用的标准部分中所说，位字段的类型必须为 _Bool、int、unsigned int、或一些实现定义的类型。 p>

enum 类型与某些整数类型兼容。实验并查看 gcc 手册表明，对于 gcc，您的 enum e 与 unsigned int 兼容。但是该标准不允许位域与unsigned int 的类型兼容。它实际上必须是unsigned int 类型（兼容类型不一定是相同类型）。除了它也可以是其他一些实现定义的类型。

根据manual for gcc 4.8.4：

_Bool、signed int 和 unsigned int 以外的允许位字段类型 (C99 6.7.2.1)。

在严格符合模式下不允许其他类型。

根据 gcc-5.2.0 的手册：

_Bool、signed int 和 unsigned int 以外的允许位字段类型（C99 和 C11 6.7.2.1）。

其他整数类型，例如long int，以及枚举类型，即使在严格符合模式下也是允许的。

因此，您看到的是 gcc 行为的变化，即使在“严格符合模式”下也允许位字段的类型更多。这不是 gcc 对标准的解释发生变化；这两种行为都是允许的。

使用enums 作为位字段是不可移植的。符合标准的 C 编译器可能支持也可能不支持它们。（如果 gcc 能够为此获得警告，我个人会更喜欢它。）

【讨论】：

【解决方案2】：

这可能是安全的，但不要这样做。您违反了隐含的按合同设计。有点。您提到了该构造，但没有提及您真正想如何使用它。可能有更清洁的方法。

如果你有：

typedef enum {
    E0, E1, E2
} myenum_t;

myenum_t val;

现在，如果你有各种 switch 语句，例如：

switch (val) {
case E0:
    ...
    break;
case E1:
    ...
    break;
case E2:
    ...
    break;
}

它们将在编译时进行检查，以确保您的 switch 涵盖所有情况。如果随后将E3 添加到枚举定义中，编译器会将switch 语句标记为缺少E3。这很有用。

如果您开始有点欺骗您的枚举值，您可能需要将您的 switch 更改为：

switch (val) {
case E0:
    ...
    break;
case E1:
    ...
    break;
case E2:
    ...
    break;
default:
    ...
    break;
}

现在，如果您将E3 添加到您的枚举中，编译器不会标记您的switch 缺少case，因为它假定default 将处理它。也许不是你想要的。

添加default 通常用于调试错误的枚举值。

但是，如果您有：

typedef struct {
    unsigned int mask:8;
    unsigned int enval:8;
    unsigned int ident:8;
    unsigned int other:8;
} mybit_t;

mybit_t bval;

使用以下内容：

switch ((myenum_t) bval.enval) {
    ...
}

可能更简洁一些，可能更接近您真正希望实现的目标。

“隐含契约”是 [在这种情况下] 枚举旨在成为一组整数。请注意，您还可以：

typedef enum {
    M0 = 1 << E0, M1 = 1 << E1, M2 = 1 << E2
} mymask_t;

而且，执行以下操作非常好：bval.mask |= M2;。将位域切片和切块留给int，您可以在其中控制大小[排序]。当使用标准的东西工作正常时，尝试应用半非便携式扩展没有任何优势。

【讨论】：