關(guān)于C語(yǔ)言枚舉類(lèi)型不得不說(shuō)的故事

經(jīng)濟學(xué)家說(shuō)過(guò)，路邊是不會(huì )有100元的，但是如果有，你還是要撿起來(lái)。

同理，在貌似萬(wàn)物免費的網(wǎng)絡(luò )時(shí)代，你是很難找到有針對性的好資料的，但是如果有，希望你能認真學(xué)習吸收。

比如筆者今天寫(xiě)的這一篇：）

一

今天這篇文章要分享兩個(gè)案例，第一個(gè)案例關(guān)于枚舉，第二個(gè)案例也是關(guān)于枚舉。

照舊例，先來(lái)幾句簡(jiǎn)單的照本宣科。C語(yǔ)言枚舉類(lèi)型用于針對某一類(lèi)對象定義一個(gè)集合，根據該類(lèi)對象的實(shí)際意義將集合中的元素逐一列舉出來(lái)，然后用實(shí)際取值為整數（枚舉值）的文本式變量描述這些元素。

這些枚舉值相當于一種助記符，可以提供對某一類(lèi)對象更加貼近實(shí)際的描述，所以不僅能夠增加程序的可讀性，還能幫助碼農們分別并記憶它們。當然，在具體的編程活動(dòng)中，枚舉型也會(huì )暫時(shí)把碼農從枯燥的計算機世界解脫出來(lái)，找回一點(diǎn)人間煙火的感覺(jué)。

科普完畢，大家可能開(kāi)始納悶了。既然從數學(xué)概念上來(lái)理解，枚舉定義了一個(gè)“集合”，用整型取值來(lái)表示集合中的“元素”，邏輯上如此清晰而且簡(jiǎn)單，這還可能出什么問(wèn)題？

你想，平地里可以起驚雷，陰溝里也會(huì )翻了船，編程寫(xiě)出個(gè)bug來(lái)，難道不是意料之外、情理之中的事情嗎？

只不過(guò)，我始終搞不清楚，編程時(shí)，到底一帆風(fēng)順無(wú)驚無(wú)喜是幸福的，還是遇到問(wèn)題百轉千回更幸福？

說(shuō)到幸福，我不禁想起范偉的一段經(jīng)典臺詞，腦袋大脖子粗的范偉端著(zhù)個(gè)大臉盤(pán)子，無(wú)神的眼睛里透露著(zhù)看破紅塵的滄桑，慢條斯理地回答：“什么是幸福？幸福就是我餓了，看別人拿個(gè)肉包子，那他就比我幸福；我冷了，看別人穿了一件厚棉襖，他就比我幸福；我想上茅房，就一個(gè)坑，你蹲那了，你就比我幸福?！?/p>

同樣是簡(jiǎn)單的枚舉，你用時(shí)沒(méi)碰到問(wèn)題，而我碰上了，你說(shuō)咱倆到底誰(shuí)比誰(shuí)幸福？

二

道家有一句很玄妙的話(huà)：天下本無(wú)事，庸人自擾之！

堅定地秉持唯物主義的四有青年們對這句話(huà)當然是嗤之以鼻孔兼鼻毛的。

你見(jiàn)或者不見(jiàn)，事兒就在那里，不來(lái)不去，但是按照老莊的思想，合著(zhù)是我們自己沒(méi)事找事了？

對此等斷語(yǔ)，筆者只能微微一笑很傾城，接著(zhù)苦笑很悲情了。因為我遇到的枚舉問(wèn)題就是自己瞎搞出來(lái)的。

本來(lái)，同事小周給我的代碼里有這么兩段代碼：

void SendI2cAck(void)

{

SetSdaDir(IO_DIR_OUTPUT);

SetSdaLow();

ToogleScl();

}

void SendI2cNak(void)

{

SetSdaDir(IO_DIR_OUTPUT);

SetSdaHigh();

ToogleScl();

}

明眼人一眼就看出來(lái)了，盡管每段代碼都很簡(jiǎn)單，完全沒(méi)有必要改寫(xiě)，但是由于這兩段代碼的重復度很高，它們完全可以改寫(xiě)成一個(gè)帶參量的函數。

尤其對我們這種對代碼清理和重構有著(zhù)偏執型沖動(dòng)的人來(lái)說(shuō)，讓我們不重構簡(jiǎn)直比殺了我們還難受，此時(shí)不改，更待可時(shí)？

于是我三下五除二，把代碼改成了下面的樣子：

void i2c_ack(e_I2cAck ack)

{

SetSdaDir(IO_DIR_OUTPUT);

if(I2C_ACK == ack){

SetSdaLow();

}else{

SetSdaHigh();

}

ToogleScl();

}

在這里，筆者定義了一個(gè)枚舉類(lèi)型：

typedef enum{

I2C_ACK = 0,

I2C_NAK = 1

}e_I2cAck;

然后，因為鬼才知道的原因，筆者給出了如下函數聲明，也在不經(jīng)意間埋下了一顆炸彈。

void i2c_ack(uint8_t ack);

看到這里，大咖們可能在捏著(zhù)下巴上唏噓的胡茬子會(huì )心一笑了，但是小白們也許還是不知所以。

盡管函數的聲明誤寫(xiě)成了i2c_ack(uint8_t ack)，但是它的定義i2c_ack(e_I2cAck ack)還是對的，在調用函數傳遞函數參量的過(guò)程中，傳進(jìn)去的I2C_ACK難道不還是0，I2C_NAK不還是1吧？

筆者也是這么想的，當然，剛開(kāi)始的時(shí)候，我根本沒(méi)有發(fā)現把聲明寫(xiě)錯的“筆誤”。

不過(guò)，埋下的炸彈終會(huì )暴雷。由于重構后的程序運行不正常，我很快發(fā)現了聲明和定義不一致，但是，so what?我依然不得要領(lǐng)，于是只好架上仿真器單步調試，看看到底會(huì )發(fā)生什么。

我追蹤調試到調用i2c_ack的地方，眼見(jiàn)著(zhù)把I2C_ACK=0傳了進(jìn)去，到了函數里面后，竟然沒(méi)有執行if(I2C_ACK == ack)這個(gè)分支。于是我試著(zhù)添加了一個(gè)uint16_t型的臨時(shí)變量，將函數參量賦值給它。

不看不知道，一看嚇一跳，傳遞進(jìn)來(lái)的參量竟然成了0x5A00。

追蹤到這里，又查閱了相關(guān)資料后，我似乎有些開(kāi)竅了。

盡管8位整型便可以涵蓋這次枚舉定義中的最大值，但是枚舉類(lèi)型的尺寸是16位，而非所想象的8位。

這樣一來(lái)，如果函數聲明中的參量是16位，那么，在參量傳遞時(shí)，傳遞進(jìn)來(lái)的枚舉類(lèi)型的I2C_ACK會(huì )被處理成16位整型的‘0’，函數會(huì )按照‘0’分支進(jìn)行正確的處理。但是，由于函數聲明中的參量是8位，所以，實(shí)際上傳遞進(jìn)來(lái)的枚舉類(lèi)型的I2C_ACK只取了1個(gè)8位整型的‘0’，進(jìn)入函數內部后，它又會(huì )被擴展成16位整型，而函數內部的變量是局部變量，地址空間都在stack里面，它擴展時(shí)會(huì )采用相鄰的高位地址來(lái)填充該16位整型的高8位。這樣，在傳遞0時(shí)，數據低八位依然是0，但是高八位就不一定了。

本來(lái)不改程序，還不會(huì )遇到這些問(wèn)題，看看，是不是天下本無(wú)事，庸人自擾之？

千百年來(lái)，多少人苦苦思索，到底是什么力量，掌握著(zhù)我們的命運，讓我們經(jīng)歷痛苦和歡樂(lè )？

現在我明白了，生命不息，折騰不止，正是這種沒(méi)事找事瞎折騰的力量主宰了我們的喜怒哀樂(lè )呀！

三

筆者分享的第二個(gè)關(guān)于枚舉類(lèi)型的案例，是更加便利地使用枚舉類(lèi)型進(jìn)行數組索引的一種新用法，不敢藏私，與諸君共享之。

如前所述，枚舉的一個(gè)重要作用是增加程序的可讀性，以助記符的形式幫助程序員記憶和理解代碼。比如，筆者在實(shí)現軟件定時(shí)器時(shí)（見(jiàn)文章《如何用單個(gè)定時(shí)器統一地實(shí)現多種定時(shí)應用》）就曾經(jīng)以枚舉類(lèi)型定義了軟件定時(shí)器的ID或者說(shuō)軟件定時(shí)器的名稱(chēng)。

為了讓讀者更加便于理解，還是要花開(kāi)兩朵各表一枝，叨咕叨咕軟件定時(shí)器。

一個(gè)嵌入式產(chǎn)品中會(huì )有很多定時(shí)邏輯，最好也是最通用的處理方式便是設計一種結構體形式的軟件定時(shí)器，令一個(gè)軟件定時(shí)器對應一種定時(shí)邏輯，所有軟件定時(shí)器構成一個(gè)結構體數組，各種定時(shí)邏輯的實(shí)現時(shí)便是在結構體數組中的成員變量上進(jìn)行處理。

在這里，以可讀性較強的枚舉類(lèi)型定義軟件定時(shí)器的ID，枚舉值根據各個(gè)定時(shí)應用的具體邏輯命名，比如說(shuō)，檢測輸入信號的周期性定時(shí)器INPUT_DETECT_PTMR、喂看門(mén)狗的周期性定時(shí)器FEED_WATCHDOG_PTMR、監測系統狀態(tài)的周期性定時(shí)器SYS_MONITOR_PTMR、蜂鳴器報警的多次定時(shí)器BEEPTWEET_TTMR、總線(xiàn)busoff后恢復通信的單次定時(shí)器BUSOFF_TTMR等。

高智商的程序猿們打眼一看，就能從枚舉值的命名上看出定時(shí)器背后的邏輯來(lái)，枚舉增強程序可讀性的功能可見(jiàn)一斑，但是，問(wèn)題是，您老人家看明白了，單片機呢？

這么說(shuō)吧，我們在用Timer[INPUT_DETECT_PTMR]處理定時(shí)邏輯時(shí)，怎么保證這個(gè)定時(shí)器節點(diǎn)就能具體對應到檢測輸入信號的周期性定時(shí)器嗎？

智商在線(xiàn)的你肯定不會(huì )因為INPUT_DETECT_PTMR這個(gè)文本化的枚舉寫(xiě)得如此得昭彰就想當然地認為單片機也能“心同此心”的。實(shí)際上，如果你不做一些特殊的處理，單片機肯定不知道Timer[INPUT_DETECT_PTMR]就可以表征檢測輸入信號的周期性定時(shí)器的。

愿你三冬暖，愿你春不寒，愿你天黑有燈，下雨有傘。程序猿想和單片機接下此等心心相映的緣，需要做點(diǎn)編程工作，主動(dòng)手拉手線(xiàn)牽線(xiàn)。

四

顯然，INPUT_DETECT_PTMR此類(lèi)軟件定時(shí)器節點(diǎn)ID想在數組中充當下標使用，下標和枚舉之間要具有天然的一致性。

所幸，數組Timer[N]的下標范圍是[0,N-1]間的正整數，而整型取值正是枚舉類(lèi)型的天然屬性。所以，第一步是要保證定時(shí)器枚舉也從0開(kāi)始取值，然后取值依次加一，在[0,N-1]間一一占位。

第二步，在定時(shí)器數組的初始化階段，要用整數型下標進(jìn)行一次for循環(huán)，將各個(gè)軟件定時(shí)器節點(diǎn)的ID初始化為對應的數組成員的下標，即Timer[i].timer_id = i，這里的i有三個(gè)作用，一是for循環(huán)體中的循環(huán)變量，二是數組成員下標，三是賦值給定時(shí)器ID。

在系統運行階段，引用某個(gè)軟件定時(shí)器時(shí)，以該軟件定時(shí)器對應的枚舉類(lèi)型常量做為數組下標，引用以該ID標識的軟件定時(shí)器節點(diǎn)，即用Timer[timer_id]直接尋址具體的軟件定時(shí)器，

這里有一個(gè)好處是，避免了以整型變量為下標引用定時(shí)器時(shí)需要查找該定時(shí)器節點(diǎn)在軟件定時(shí)器數組中對應的下標的繁瑣，而且提高了程序的可讀性。

其中妙處，你品，你仔細品！