为什么枚举权限常常具有0、1、2、4的值？

Question

为什么人们总是使用枚举值如 0、1、2、4、8，而不是 0、1、2、3、4 呢？

这是否与位运算有关？

我很感激如果能提供一个小的示例片段来展示如何正确使用它 :)

[Flags]
public enum Permissions
{
    None   = 0,
    Read   = 1,
    Write  = 2,
    Delete = 4
}

- Pascal

---

可能是使用、设置和移位的标志枚举的重复问题。 - H H

我不同意这个重复投票。 - zzzzBov

UNIX 设置权限的方式也是基于相同的逻辑。 - Rudy

@Pascal：你可能会发现阅读有关按位或运算（以及按位与运算）会很有帮助，它们是|（和&）所代表的内容。各种回答都假设你已经熟悉它们。 - Brian

@IAdapter 我能理解你的想法，因为两个问题的答案是相同的，但我认为这两个问题是不同的。另一个问题只是要求在C＃中解释Flags属性的示例或说明。而这个问题似乎是关于位标志的概念，以及它们背后的基础知识。 - Jeremy S

Answer 1

因为它们是2的幂，所以我可以这样做：

var permissions = Permissions.Read | Permissions.Write;

也许稍后再处理...

if( (permissions & Permissions.Write) == Permissions.Write )
{
    // we have write access
}

这是一个位域(bit field)，其中每个设置的位都对应于某个权限(或枚举值在逻辑上对应的内容)。如果将它们定义为1, 2, 3, ...，你将无法以这种方式使用位运算符并获得有意义的结果。若想深入了解，请查看...

Permissions.Read   == 1 == 00000001
Permissions.Write  == 2 == 00000010
Permissions.Delete == 4 == 00000100

Notice a pattern here? Now if we take my original example, i.e.,

注意到这里有一个模式吗？现在如果我们拿我的原始示例，即，

var permissions = Permissions.Read | Permissions.Write;

那么...

permissions == 00000011

看到了吗？Read和Write位都被设置了，我可以独立检查它们（注意，Delete位未设置，因此该值不表示删除权限）。

它允许将多个标志存储在一个位字段中。

- Ed S.

---

@Malcolm：是的；myEnum.IsSet。我认为这是一个完全无用的抽象，只是为了减少打字，但无所谓。 - Ed S.

回答不错，但你应该说明一下为什么要使用Flags属性，以及有些情况下为什么不想把Flags应用到某些枚举中。 - Andy

@Andy：实际上，“Flags”属性只是为了让你更好地进行“漂亮的打印”（即输出格式化），如果我没记错的话。无论是否存在该属性，你都可以使用枚举值作为标志。 - Ed S.

因为C#中的if语句需要布尔表达式。0不等于false；false才是false。但你可以这样写：if((permissions & Permissions.Write) > 0)。 - Ed S.

你现在可以使用 enum.HasFlag()，而不是“棘手的” (permissions＆Permissions.Write) == Permissions.Write。 - Louis Kottmann

Answer 2

如果其他回答仍不清晰，请这样考虑：

[Flags] 
public enum Permissions 
{   
   None = 0,   
   Read = 1,     
   Write = 2,   
   Delete = 4 
} 

是写作更简洁的方式：

public enum Permissions 
{   
    DeleteNoWriteNoReadNo = 0,   // None
    DeleteNoWriteNoReadYes = 1,  // Read
    DeleteNoWriteYesReadNo = 2,  // Write
    DeleteNoWriteYesReadYes = 3, // Read + Write
    DeleteYesWriteNoReadNo = 4,   // Delete
    DeleteYesWriteNoReadYes = 5,  // Read + Delete
    DeleteYesWriteYesReadNo = 6,  // Write + Delete
    DeleteYesWriteYesReadYes = 7, // Read + Write + Delete
} 

有八个可能性，但你可以将它们表示为仅四个成员的组合。如果有十六个可能性，那么可以将它们表示为仅五个成员的组合。如果有四十亿个可能性，那么可以将它们表示为仅三十三个成员的组合！显然，拥有仅33个成员（除零外每个成员都是2的幂），要比试图在枚举中命名四十亿个项要好得多。

- Eric Lippert

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+1 是对“一个拥有 40 亿成员的枚举(enum)”这个形象化描述的赞同。可悲的是，可能会有人尝试过这么做。 - Daniel Pryden

作为《每日WTF》的忠实读者，我相信这一点。 - fluffy

2的33次方约为86亿。对于40亿个不同的值，您只需要32位。 - user

@MichaelKjörling 中的“33”之一是用于“0默认值”的。 - ratchet freak

@MichaelKjörling：公平地说，只有32个成员是2的幂，因为0不是2的幂。 因此，“33个成员，每个成员都是2的幂”并不完全正确（除非您将2 ** -infinity视为2的幂）。 - Brian

Answer 3

因为这些值在二进制中表示唯一的位位置：

1 == binary 00000001
2 == binary 00000010
4 == binary 00000100

等等，因此

1 | 2 == binary 00000011

EDIT:

3 == binary 00000011

在二进制中，3的值分别为1和2，它与1 | 2的值相同。因此，当您尝试使用二进制位作为标志来表示某种状态时，通常情况下3并没有实际意义（除非有一个逻辑值实际上是这两个值的组合）。

为了进一步澄清，您可以将示例枚举扩展如下：

[Flags]
public Enum Permissions
{
  None = 0,   // Binary 0000000
  Read = 1,   // Binary 0000001
  Write = 2,  // Binary 0000010
  Delete = 4, // Binary 0000100
  All = 7,    // Binary 0000111
}

因此，当我拥有Permissions.All时，我也隐含拥有Permissions.Read、Permissions.Write和Permissions.Delete。

- Chris Shain

---

2|3有什么问题？ - Pascal

@Pascal：因为3是二进制的11，也就是说它不能被映射到一个单独的位上，所以你失去了将任意位置的1位映射到有意义的值的能力。 - Ed S.

换句话说，2|3 == 1|3 == 1|2 == 3。因此，如果您有一个二进制值为 00000011，并且您的标志包括值 1、2 和 3，那么您就不知道该值是表示 1 和 3、2 和 3、1 和 2 还是仅仅表示 3。这使得它变得不那么有用。 - yshavit

Answer 4

[Flags]
public Enum Permissions
{
    None   =    0; //0000000
    Read   =    1; //0000001
    Write  = 1<<1; //0000010
    Delete = 1<<2; //0000100
    Blah1  = 1<<3; //0001000
    Blah2  = 1<<4; //0010000
}

我认为使用二进制移位运算符 << 编写代码更易于理解和阅读，而且不需要进行计算。

- Dozer

Answer 5

这些用于表示位标志，允许组合枚举值。如果您使用十六进制符号来编写值，我认为会更清晰。

[Flags]
public Enum Permissions
{
  None =  0x00,
  Read =  0x01,
  Write = 0x02,
  Delete= 0x04,
  Blah1 = 0x08,
  Blah2 = 0x10
}

- JaredPar

---

对我来说，“16”这个整数比“0x10”这个十六进制数更易读。使用整数，我知道它总是2的倍数，如2到4、4到8、8到16、16到32等等。但是对于十六进制数，我不太熟悉，也许我不太熟悉十六进制值。 - Pascal

@Pascal：也许在此时此刻，以十六进制查看字节可能更容易阅读，但随着经验的积累，这种查看方式会变得轻而易举。十六进制中的两个数字对应一个字节，即8位（嗯……通常一个字节确实是8位……不总是对的，但对于这个例子来说可以概括地表示）。 - Ed S.

@Pascal 快，当你把 4194304 乘以2时会得到什么？那 0x400000 呢？识别 0x800000 作为正确答案比较容易，而且输入十六进制值也更少出错。 - phoog

如果你用十六进制，一眼就能看出你的标志是否设置正确（即是否为2的幂）。 0x10000 是2的幂吗？是的，它以1、2、4或8开头，后面都是0。你不需要将0x10 心算成16（尽管这样做可能会变得自然），只需将其视为“某个2的幂”。请注意，不要改变原来的意思。 - Brian

我完全同意Jared的观点，使用十六进制来进行注释要容易得多。您只需使用1、2、4、8并进行移位即可。 - bevacqua

个人而言，我更喜欢使用例如 P_READ=1<<0, P_WRITE=1<<1, P_RW = P_READ|P_WRITE 这样的方式。我不确定这种常量折叠在 C# 中是否有效，但在 C/C++（以及 Java，我想）中它可以正常工作。 - fluffy

Answer 6

这其实更像是一条评论，但因为它不支持格式设置，我只想包含一个我用来设置标识枚举的方法：

[Flags]
public enum FlagTest
{
    None = 0,
    Read = 1,
    Write = Read * 2,
    Delete = Write * 2,
    ReadWrite = Read|Write
}

我发现这种方法在开发过程中特别有帮助，尤其是当你想要按字母顺序维护你的标志时。如果你确定需要添加一个新的标志值，你只需要按字母顺序插入它，而唯一需要更改的值就是它现在前面的那个。

然而，请注意，一旦解决方案发布到任何生产系统（特别是如果枚举暴露在没有紧密耦合的情况下，例如通过 Web 服务），则强烈建议不要更改枚举中的任何现有值。

- Mike Guthrie

Answer 7

许多好的答案都可以回答这个问题...我只想说..如果你不喜欢或者难以理解<<语法试图表达的内容..我个人更喜欢一种替代方式(敢于说，直接的枚举声明风格)...

typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, Align) {
    AlignLeft         = 00000001,
    AlignRight        = 00000010,
    AlignTop          = 00000100,
    AlignBottom       = 00001000,
    AlignTopLeft      = 00000101,
    AlignTopRight     = 00000110,
    AlignBottomLeft   = 00001001,
    AlignBottomRight  = 00001010
};

NSLog(@"%ld == %ld", AlignLeft | AlignBottom, AlignBottomLeft);

日志 513 == 513

这样更容易理解（至少对我来说）。将数字对齐…描述所需结果，得到想要的结果…没有必要进行“计算”。

- Alex Gray