Question

[注意：这与Specifying size of enum type in C和What is the size of an enum in C?有关，但在这些问题中，问题是如何最小化封闭结构的大小。在这里，我们要指定结构的各个成员的大小，但仍然获得typedef'd enums的文档优势]

我正在实现串行通信协议的客户端。我想使用C结构来捕获串行数据包的格式，我想使用C枚举来定义数据包中各种插槽的合法值。

我没有办法做到这两点，但因为我正在使用GCC，所以有可能。

作为问题的假设示例，假设我收到的数据包如下所示：

typedef struct {
  uint16_t appliance_type;
  uint8_t voltage;
  uint16_t crc;
} __attribute__((__packed__)) appliance_t;

这很清楚，我很确定我会得到一个长度为五个字节的结构。但它没有捕捉到appliance_type和voltage只能采用某些值的事实。

我更喜欢这样的东西......

typedef enum {
  kRefrigerator = 600,
  kToaster = 700,
  kBlender = 800
} appliance_type_t;

typedef enum {
  k120vac = 0,
  k240vac = 1,
  k12vdc = 2
} voltage_t;

typedef struct {
  appliance_type_t appliance_type;
  voltage_t voltage;
  uint16_t crc;
} appliance_t;

...但我不知道如何指定appliance_type_t为16位且voltage_t为8位。

有没有办法让我的蛋糕吃掉呢？

更新

我需要明确表示我并不期望编译器将enum'd值强制为各个字段的setter！相反，我发现typedef'd枚举是代码维护者的有用构造，因为它明确了预期的值。

注意：在我研究过这个问题时，我注意到GCC枚举会接受__attribute__规范，但我不确定是否有帮助。

Answer 1

这样做的一种方法是使用位字段和结构中成员的定义。

所以你的结构将是 -

typedef struct {
    appliance_type_t appliance_type:16;
    voltage_t voltage:8;
    uint16_t crc;
} appliance_t;

但这会在电压场之后留下填充（虽然取决于编译器的实现）。 packed属性可以帮助你。

Answer 2

我建议您保留＆＃34;原始数据＆＃34;与抽象分开。例如：

typedef struct {
  uint16_t type;
  uint8_t  voltage;
  uint16_t crc;
} __attribute__((__packed__)) raw_data_t;

typedef struct {
  appliance_type_t type;
  voltage_t voltage;
  uint16_t crc;
} appliance_t;

inline appliance_t raw_data_to_appliance (const raw_data_t* raw)
{
  appliance_t app =
  {
    .type    = (appliance_type_t)raw->type,
    .voltage = (voltage_t)raw->voltage,
    .crc     = raw->crc,
  };
  return app;
}

这不应该产生很多开销代码。另请参阅How to create type safe enums?

Answer 3

所以我理解当你声明一个枚举时，你无法控制它的大小和

typedef struct {
  appliance_type_t appliance_type;
  voltage_t voltage;
  uint16_t crc;
} appliance_t;

你想要的，例如voltage_t voltage具有特定尺寸，请说uint8_t，但您无法指定。{/ p>

我不知道您是否可以在枚举上提供大小限制，但您可以使用两种机制。在这两种机制中，您指定unit8_t voltage作为结构的成员：

typedef struct {
  uint8_t appliance_type;
  uint8_t voltage;
  uint16_t crc;
} appliance_t;

方法1使用普通的#define。您只需#define值并在赋值中使用符号常量：

#define k120vac 0
appliance.voltage= k120vac;

在方法2中，您有枚举，但仍然声明了您想要的大小的成员。现在，您可以将枚举值分配给成员，例如：

appliance.voltage= k120vac;

<小时/> 注意：我运行了简单测试（VC2008）和voltage_t voltage;声明，你可以执行appliance.voltage= kToaster;所以甚至不给编译器＆＃34;枚举类型安全＆＃34; （只检查/使用来自域的值），所以即使用我展示的2种方法也没有丢失。做了一些测试：

unsigned char x = k12vdc;    // <== OK
unsigned char y = kToaster;  // <== warning: truncation of int to unsigned char

因此，在分配时，编译器似乎使用了枚举的值的最小类型。

似乎没有与枚举本身相关的大小，只有其各自的值。现在重新定义k12vdc= 2000也会对作业x= k12vdc发出警告，但不会对x=k120vac发出警告。

现在，鉴于编译器（VC2008）没有强制枚举的类型安全性，并且您无法控制变量或枚举类型成员的大小，因此在声明时似乎没有用处枚举类型的变量或成员，但可能出于文档目的。枚举类型的变量/成员将是int的大小，如以下示例所示：

appliance_type_t a; voltage_t v; printf("sizeof appliance_type_t= %d\n", sizeof(a)); // prints '4' printf("sizeof voltage_t= %d\n", sizeof(v)); // prints '4'

强制结构中枚举字段的大小

更新

3 个答案: