enum في لغة C: ثوابت مسمّاة وترقيم تلقائي وتحويل enum إلى نصّ

الشيفرة المليئة بالأعداد المجرّدة شيفرة لا يستطيع أحد قراءتها. فـ if (state == 2) لا تخبرك شيئًا؛ وif (state == STATE_RUNNING) تخبرك كل شيء. وenum هي طريقة C لمنح مجموعة صغيرة ثابتة من الأعداد الصحيحة أسماءً لائقة - وخلافًا لكومة من #define، تأتي مجمّعة في نوع واحد يعرفه المترجم.

تعريف enum

يسمّي التصريح وسمًا ويسرد المعدودات بين قوسين معقوفين:

#include <stdio.h>

enum Color {
    RED,
    GREEN,
    BLUE
};

int main(void) {
    enum Color favorite = GREEN;

    printf("favorite = %d\n", favorite);
    printf("RED=%d GREEN=%d BLUE=%d\n", RED, GREEN, BLUE);
    return 0;
}

أمران يجدر ملاحظتهما فورًا. أولًا، يبدأ الترقيم من 0 ويزيد بواحد، فتكون RED صفرًا وGREEN واحدًا وBLUE اثنين. ثانيًا، أسماء المعدودات مرئية في كل مكان في النطاق المحيط - فتكتب GREEN، لا Color.GREEN. وهي تعيش في فضاء الأسماء نفسه الذي تعيش فيه متغيّراتك، ولهذا تصرخ بها شيفرة C عرفًا أو تسبقها بالنوع (COLOR_RED) تجنّبًا للتصادمات.

وطباعة enum تستخدم %d، لأن قيمة التعداد هي قيمة عددية صحيحة.

القيم الصريحة

أسنِد لأي معدود ثابتًا صريحًا، فتواصل التي بعده من هناك:

#include <stdio.h>

enum HttpStatus {
    HTTP_OK        = 200,
    HTTP_CREATED   = 201,
    HTTP_NOT_FOUND = 404,
    HTTP_ERROR     = 500
};

enum Level {
    LOW = 10,
    MEDIUM,          /* 11 */
    HIGH,            /* 12 */
    CRITICAL = 100,
    EXTREME          /* 101 */
};

int main(void) {
    printf("%d %d %d %d\n", HTTP_OK, HTTP_CREATED, HTTP_NOT_FOUND, HTTP_ERROR);
    printf("%d %d %d %d %d\n", LOW, MEDIUM, HIGH, CRITICAL, EXTREME);
    return 0;
}

ولا يلزم أن تكون القيم فريدة ولا مرتّبة - فقد يتشارك معدودان عددًا واحدًا، وهو أمر مفيد أحيانًا للأسماء البديلة (COLOR_DEFAULT = COLOR_BLACK). ويجب أن تكون ثوابت عددية صحيحة وقت الترجمة، فلا يمكنك حساب واحدة من متغيّر.

وثمّة صيغة شائعة تستخدم هذا لتسجيل العدد:

enum Suit {
    CLUBS, DIAMONDS, HEARTS, SPADES,
    SUIT_COUNT           /* 4 تلقائيًا - ويبقى صحيحًا إن أضفت نوعًا */
};

SUIT_COUNT ليست نوعًا حقيقيًا من الورق؛ بل عددها، ويصونه الترقيم التلقائي مجانًا. ويمكن للحلقات وأحجام المصفوفات استخدامه دون أن يتقادم أبدًا.

typedef enum

كما هي الحال مع البنى، اسم النوع الكامل في C هو enum Color، وtypedef يُسقط الكلمة المفتاحية:

#include <stdio.h>

typedef enum Direction {
    DIR_NORTH,
    DIR_EAST,
    DIR_SOUTH,
    DIR_WEST,
    DIR_COUNT
} Direction;

int main(void) {
    const int dx[DIR_COUNT] = {0, 1, 0, -1};
    const int dy[DIR_COUNT] = {-1, 0, 1, 0};

    int x = 0, y = 0;
    Direction path[] = {DIR_EAST, DIR_EAST, DIR_SOUTH, DIR_WEST};

    for (size_t i = 0; i < sizeof path / sizeof path[0]; i++) {
        x += dx[path[i]];
        y += dy[path[i]];
    }

    printf("ended at (%d, %d)\n", x, y);
    return 0;
}

ولأن المعدودات أعداد صحيحة عادية تبدأ من 0، فإنها تصلح فهارس مصفوفات كذلك - فـ dx[DIR_EAST] تعمل دون أي تحويل. وتلك أنفع خاصية في تعداد يبدأ من الصفر.

التعدادات في switch

اقتران enum بـ switch هو حيث يبدأ النوع بردّ ثمنه. ترجم بـ -Wall فيخبرك المترجم حين تنسى حالة.

#include <stdio.h>

typedef enum {
    STATE_IDLE,
    STATE_RUNNING,
    STATE_PAUSED,
    STATE_STOPPED
} State;

const char *describe(State s) {
    switch (s) {
        case STATE_IDLE:    return "waiting for work";
        case STATE_RUNNING: return "working";
        case STATE_PAUSED:  return "paused by the user";
        case STATE_STOPPED: return "finished";
    }
    return "unknown";
}

int main(void) {
    for (State s = STATE_IDLE; s <= STATE_STOPPED; s++) {
        printf("%d: %s\n", s, describe(s));
    }
    return 0;
}

أضف STATE_FAILED إلى التعداد فيحذّر GCC: enumeration value 'STATE_FAILED' not handled in switch. وذلك التحذير أقرب ما لدى C إلى فحص الشمول، وهو سبب قوي لكتابة هذه الجمل بلا حالة default: - فـ default تُسكت التحذير وتدع الحالات الجديدة تمرّ دون معالجة. ضع الاحتياطي بعد switch بدلًا من ذلك، كما تفعل describe.

تحويل enum إلى سلسلة نصية

لا تحتفظ C بأي أسماء أثناء التشغيل؛ فـ printf("%s", GREEN) لا يمكن أن تعمل لأن GREEN ليست سوى 1. ونمطان يحلّان ذلك.

نسخة switch، التي يفحصها المترجم:

#include <stdio.h>

typedef enum { RED, GREEN, BLUE, COLOR_COUNT } Color;

const char *color_name(Color c) {
    switch (c) {
        case RED:   return "RED";
        case GREEN: return "GREEN";
        case BLUE:  return "BLUE";
        case COLOR_COUNT: break;
    }
    return "UNKNOWN";
}

int main(void) {
    for (Color c = RED; c < COLOR_COUNT; c++) {
        printf("%d = %s\n", c, color_name(c));
    }
    return 0;
}

ونسخة جدول البحث، أقصر لكنها غير مفحوصة - فإن انحرفت المصفوفة والتعداد عن بعضهما، لا شيء يحذّر:

#include <stdio.h>

typedef enum { RED, GREEN, BLUE, COLOR_COUNT } Color;

static const char *COLOR_NAMES[COLOR_COUNT] = {
    [RED]   = "RED",
    [GREEN] = "GREEN",
    [BLUE]  = "BLUE",
};

const char *color_name(Color c) {
    if (c < 0 || c >= COLOR_COUNT) {
        return "UNKNOWN";
    }
    return COLOR_NAMES[c];
}

int main(void) {
    printf("%s %s %s\n", color_name(RED), color_name(GREEN), color_name(BLUE));
    printf("%s\n", color_name((Color)99));
    return 0;
}

وفهارس المصفوفة المعيَّنة ([RED] = "RED") تُبقي الأسماء على الأقل مرتبطة بمواضعها، فلا يمكن لإعادة ترتيب التعداد أن تخلط السلاسل بصمت. وفحص الحدود مهمّ لأن لا شيء يمنع مستدعيًا من تمرير قيمة خارج التعداد - انظر القسم التالي.

التعدادات ليست محكمة الإغلاق

متغيّر التعداد عدد صحيح في العمق، ولا تراقب C المدى:

#include <stdio.h>

typedef enum { RED, GREEN, BLUE } Color;

int main(void) {
    Color c = (Color)42;      /* مسموح؛ ولا فحص إطلاقًا */
    int n = BLUE;             /* من enum إلى int: ضمني وسليم */

    printf("c = %d, n = %d\n", c, n);
    printf("RED + GREEN = %d\n", RED + GREEN);
    return 0;
}

الحساب على المعدودات يعمل، والمقارنات مع أعداد صحيحة عادية تعمل، والتحويل إلى قيمة خارج المدى مقبول. فعامِل enum على أنه توثيق ممتاز وتلميح جيد للمترجم، لا ضمانة. وتحقّق من أي قيمة تصل من خارج برنامجك - ملف أو وسيط أو رسالة شبكة - قبل أن توزّعها بـ switch.

الحجم والتخزين

في C17، يجب أن يتّسع كل معدود في int - فـ enum Huge { BIG = 3000000000 }; مخالفة قيد يرفضها مترجم صارم (-pedantic-errors)، وإن قبلها gcc وclang توسعةً في وضعهما الافتراضي. والمعدودات نفسها من النوع int، بينما حجم نوع التعداد يحدّده التطبيق (وعمليًا هو int):

#include <stdio.h>

enum Small { A, B, C };
enum Flags { READ = 1, WRITE = 2, EXEC = 4 };

int main(void) {
    printf("sizeof(enum Small) = %zu\n", sizeof(enum Small));
    printf("sizeof(enum Flags) = %zu\n", sizeof(enum Flags));
    printf("sizeof(int)        = %zu\n", sizeof(int));
    return 0;
}

(وترفع C23 هذا القيد: فقد يتجاوز المعدود مدى int، بل يمكنك اختيار النوع الأساسي بـ enum E : unsigned long { ... }. وإلى أن تستهدف أدواتك C23، أبقِ المعدودات داخل int.)

ولأن الاختيار المضبوط يحدّده التطبيق، لا تكتب أبدًا enum مباشرةً في ملف ثنائي أو حزمة شبكة وتتوقّع أن يقرأها جهاز آخر. حوّل إلى نوع ثابت العرض مثل uint8_t أو uint32_t من <stdint.h> عند الحدّ.

enum مقابل ‎#define

كلاهما يمنح اسمًا لعدد. والتعداد أفضل عمومًا:

الجأ إلى #define حين لا يكون الثابت عددًا صحيحًا (سلسلة نصية أو عدد عشري) أو حين يجب أن يكون صالحًا لاستخدام المعالج الأولي نفسه، كما في الترجمة الشرطية. أما لمجموعة من الحالات أو الرايات أو الأصناف الصحيحة المترابطة، فاستخدم enum.

أعراف التسمية

تتصادم التعدادات بسهولة لأن أسماءها تقع في النطاق العادي. والأعراف التي تُبقي قواعد شيفرة C الكبيرة عاقلة:

• اسبق كل معدود باسم النوع: COLOR_RED وSTATE_IDLE وHTTP_OK. فـ RED بلا بادئة في برنامج رسوميات ستلتقي في النهاية بـ RED شخص آخر.
• اكتب المعدودات بأحرف كبيرة، مطابقةً لشكل الثوابت الأخرى.
• سمِّ النوع بصيغة المفرد بـ PascalCase أو snake_case_t: Color أو State أو color_t، باتّساق عبر المشروع.
• أضف حارس _COUNT أخيرًا حين تنوي المرور أو الفهرسة بالتعداد.