复合类型(共用体和枚举)

共用体

共用体(union）是一种数据格式，它能够存储不同的数据类型，但只能同时存储其中的一种类型。也
就是说，结构可以同时存储int、long和double，共用体只能存储int、long或double。共用体的句法与结
构相似，但含义不同。例如，请看下面的声明：

union one4all { int int_val; long long_val; double double_val; };

可以使用one4aII变量来存储int、long或double，条件是在不同的时间进行；

one4all pail; pail.int_val=15; cout<<pail.int_val; pail.double_val=1.38; cout<<pail.double_val;

因此，pail有时可以是int变量，一而有时又可以是double变量·成员名称标识了变量的容量。由于共
用体每次只能存储一个值，因此它必须有足够的空间来存储最大的成员，所以，共用体的长度为其最大成
员的长度。

共用体的用途之一是，当数据项使用两种或更多种格式（但不会同时使用）时，可节省空。例如，
假设管理一个小商品目录，其中有一些商品的ID为整数，而另一些的ID为字符串、在这种情况下，可以．
这样做：

struct widget { char brand[20]; int type; union id //format depends on widget type { long id_num; //type 1 widgets char id_char[20]; //other widgets }id_val; }; widget prize; if(prize.type==1) cin>>prize.id_val.id_num; else cin>>prize.id_val.id_char;

匿名共用体（anonymous union）没有名称。其成员将成为位于相同地址处的变量。显然，每次只有一
个成员是当前的成员：

struct widget { char brand[20]; int type; union { long id_num; char id_char[20]; }; }; widget prize; if(prize.type==1) cin>>prize.id_num; else cin>>prize_id_char;

由于共用体是匿名的，因此id_num和id_char被视为prize的两个成员,它们的地址相同，所以不需要中间标识符。程序员负责确走当前哪个成员是活动的。

共用体常用于(但并非只能用于)节省内存。当前，系统的内存多达数GB甚至数iB，一好像没有必要
-节省内存，一但并非所有的C++程序都是为这样的系统编写的。C++还用于嵌入式系统编程，如控制烤箱、
MP3播放器或火星漫步者的处理器“对这些应用程序来说，内存可能非常宝贵·一另外，用常用于操作
一系统数据结构或硬件数据结构。

枚举

C++的enum工具提供了另一种创建符号常量的方式，这种方式可以代替const。它还允许定义新类型，
但必须按严格的限制进行。使用enum的句法与使用结构相似。例如，请看下面语句：

enum spectrum{red,orange,yellow,green,blue,violet,indigo,ultraviolet}

一这条语句完成两项工作。

• 让spectrum成为新类型的名称：spectrum被称为枚举(enurneration),就像struct变量被称为结构。
• 将red,orange、yellow等作为符号常量，它们对应整数值0～7。这些常量叫作枚举量（enumerator)。

在默认情况下，将整数值赋给枚举量，第一个枚举量的值为0，第二个枚举量的值为1，依次类推。可
以通过显式地指定整数值来覆盖默认值，本章后面将介绍如何做。
可以用枚举名来声明这种类型的变量：

spectrum band;//band a varibalbe of type spectrum

枚举变量具有一些特殊的属性，下面来看一看。
在不进行强制类型转换的情况下，只能将定义枚举时使用的枚举量赋给这种枚举的变量，如下所示：

band=blue;//valid,blue is an enumerator band=2000;//invalid,2000 not an enumerator

因此，spectrum变量受到限制，只有8个可能的值。如果试图将一个非法值赋给它，则有些编译器将出现
编译器错误，而另一些则发出警告。为获得最大限度的可移植性，应将把非enum值赋给enum变量视为错误。

对于枚举，只定义了赋值运算符·具体地说，没有为枚举定义算术运算：

band=orange; //valid ++band; //not valid,++ discussed in Chaper 5 band=orange+red; //not valid,but a little tricky

然而，有些实现并没有这种限制，这有可能导致违反类型限制。例如，如果band的值为ultravrolet(7),
则++band（如果有效的话）将把band增加到8，而对于spectrum类型来说，8是无效的。另外，为获得最
大限度的可移植性，应采纳较严格的限制。

枚举量是整型，可被提升为int类型，但int类型不能自动转换为枚举类型：

int color=blue; //valid,spectrum type promoted to int band=3; //invalid,int not converted to specturm color=3+red; //valid,red converted to int

虽然在这个例子中，3对应的枚举量是green,但将3赋给band将导致类型错误。不过将green赋给
band是可以的，因为它们都是spectrum类型。同样，有些实现方法没有这种限制。表达式3+red中的加
法并非为枚举量定义，但red被转换为int类型，因此结果的类型也是int。由于在这种情况下，枚举将被
转换为int，因此可以在算术表达式中同时使用枚举和常规整数，尽管并没有为枚举本身定义算术运算。
前面示例：

band=orange+red; //not valid,but a little tricky

非法的原因有些复杂。确实没有为枚举定义运算符+，但用于算术表达式中时，枚举将被转换为整数，
因此表达式orange+red将被转换为1+0。这是一个合法的表达式，但其类型为int,不能将其赋给类型为
spectrum的变量band。

如果int值是有效的，则可以通过强制类型转换，将它赋给枚举变量：

band=spectrum(3); //typecast 3 to type spectrum

如果试图对一个不适当的值进行强制类型转换，将出现什仫情况呢?结果是不确定的，这意味着这样
做不会出错，但不能依赖得到的结果：

band=spectrum(40003); //undefined

请参阅本章后面的“枚举的取值范围”一书，以了解一下哪些值合适，哪些值不合适。

一正如您看到的那样，枚举的规则相当严格。实际上，枚举更常被用来定义相关的符号常量，而不是新
类型，例如，可以用枚举来定义switch句中使用的符号常量(有关示例见第6章）。如果打算只使用常
量，而不创建枚举类型的变量，则可以省略枚举类型的名称，如下面的例子所示：

enum{red,orange,yellow,green,blue,violet,indigo,ultraviolet};

设置枚举量的值

可以使用赋值运算符来显式地设置枚举量的值：

enum bits{one=1,two=2,four=4,eight=8};

指定的值必须是整数。也可以只显式地定义其中一些枚举量的值：

enum bigstep{first,second=100,third};

这里，first在默认情况下为0。后面没有被初始化的枚举量的值将比其前而的枚举量大因此，third
的值为101。
最后，可以创建多个值相同的枚举量：

enum{zero,null=0,one,numero_uno=1};

其中，zero和null都为0，one和umero-uno都为1。在C++早期的版本中，只能将int值（或提升为
int的值）赋给枚举量，但这种限制取消了，因此可以使用long甚至long long类型的值。

枚举的取值范围

最初，对于枚举来说，只有声明中指出的那些值是有效的。然而，C++现在通过强制类型转换，增加了
可赋给枚举变量的合法值。每个枚举都有取值范围(range)，通过强制类型转换，可以将取值范围中的任
何整数值赋给枚举变量，即使这个偵不是枚举值。例如，假设.bits和myflag的定义如下：

enum bits{one=1,two=1,four=4,eight=8}; bits myflag;

则下面的代码将是合法的：

myflag=bits(6);//valid,because of is in biits range

其中6不是枚举值，但它位于枚举定义的取值范围内。

取值范围的定义如下。首先，一要找出上限，需要知道枚举量的最大值。找到大于这个最大值的、最小
的2的幂，将它减去1，得到的便是取值范围的上限。例如，前面定义的bigstep的最大值枚举值是101。
在2的幂中，比这个数大的最小值为128，因此取值范围的上限为127。要计算下限，需要知道枚举量的最
小值。如果它不小于0，则取值范围的下限为0；否则，采用与寻找上限方式相同的方式，但加上负号。例
如，如果最小的枚举量为-6，而比它小的、最大的2的幂是-8（加上负号），时此下为-7。

选择用多少空间来存储枚举由编译器决定。对于取值范围较小的枚举，使用一个字节或更少的空间：
而对于包含long类型值的枚举，则使用4个字节。

C++11扩展了枚举，增斯了作用域内枚举(scoped enumeration),第IO一章的“类作用域”一节将简要
地介绍这种枚举。