[C#中的Flags]枚举特性是什么意思?

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我偶尔会看到像以下这样的枚举:

[Flags]
public enum Options 
{
    None    = 0,
    Option1 = 1,
    Option2 = 2,
    Option3 = 4,
    Option4 = 8
}

我不理解[Flags]属性到底是做什么的。

有没有人能够提供一个好的解释或示例呢?


值得注意的是,除了被接受的答案之外,VB.NET实际上“需要”[Flags] - 至少根据.NET团队的说法:http://social.msdn.microsoft.com/forums/en-US/csharplanguage/thread/51e5f20b-7da4-4dd2-ab44-2ddb5802fa88/ - Rushyo
12
注意,这些天在VB中不需要。将行为保存为C# - 只改变了ToString()输出。注意,您还可以在枚举本身内部执行逻辑OR。非常酷。猫=1,狗=2,猫狗都有=猫||狗。 - Chalky
17
你的意思是 CatAndDog = Cat | Dog(逻辑上的“或”而不是条件运算符),我猜对吗? - DdW
8
@DdW部分正确:应该使用 |,但|被称为二进制或。II是逻辑或(允许短路):至少根据微软的说法;) https://msdn.microsoft.com/en-us/library/f355wky8.aspx - Pieter21
14个回答

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当可枚举类型表示可能值的集合而不是单个值时,应使用 [Flags] 特性。这种集合通常与位运算符一起使用,例如:

var allowedColors = MyColor.Red | MyColor.Green | MyColor.Blue;

请注意,[Flags] 属性本身并不使其生效 - 它只允许.ToString()方法显示漂亮的表示形式。
enum Suits { Spades = 1, Clubs = 2, Diamonds = 4, Hearts = 8 }
[Flags] enum SuitsFlags { Spades = 1, Clubs = 2, Diamonds = 4, Hearts = 8 }

...

var str1 = (Suits.Spades | Suits.Diamonds).ToString();
           // "5"
var str2 = (SuitsFlags.Spades | SuitsFlags.Diamonds).ToString();
           // "Spades, Diamonds"

需要注意的是,[Flags] 并不会 自动将枚举值变成2的幂。如果省略数字值,则枚举在按位运算中无法像人们预期的那样工作,因为默认情况下枚举值从0开始递增。

错误的声明:

[Flags]
public enum MyColors
{
    Yellow,  // 0
    Green,   // 1
    Red,     // 2
    Blue     // 3
}

如果以这种方式声明值,Yellow将为0,Green将为1,Red将为2,Blue将为3。这将使其作为标志无效。
以下是一个正确声明的示例:
[Flags]
public enum MyColors
{
    Yellow = 1,
    Green = 2,
    Red = 4,
    Blue = 8
}

为检索属性中的唯一值,可以采用以下方法:
if (myProperties.AllowedColors.HasFlag(MyColor.Yellow))
{
    // Yellow is allowed...
}

或者在 .NET 4 之前:

if((myProperties.AllowedColors & MyColor.Yellow) == MyColor.Yellow)
{
    // Yellow is allowed...
}

if((myProperties.AllowedColors & MyColor.Green) == MyColor.Green)
{
    // Green is allowed...
}    

实现原理

这是因为您在枚举中使用了2的幂。在背后,您的枚举值以二进制的形式表示为0和1:

 Yellow: 00000001
 Green:  00000010
 Red:    00000100
 Blue:   00001000

同样的,当你使用二进制位或运算符 | 将属性 AllowedColors 设置为红色、绿色和蓝色之后,AllowedColors 就会变成这个样子:

myProperties.AllowedColors: 00001110

因此,当您检索该值时,实际上是对这些值执行按位与 & 操作:

myProperties.AllowedColors: 00001110
             MyColor.Green: 00000010
             -----------------------
                            00000010 // Hey, this is the same as MyColor.Green!

None = 0 值

关于在枚举中使用 0,引用MSDN的说法:

[Flags]
public enum MyColors
{
    None = 0,
    ....
}

将枚举常量值为零的标志枚举变量命名为 None。但您不能在按位与操作中使用 None 枚举常量以测试标志,因为结果总是零。但是,您可以在数字值和 None 枚举常量之间执行逻辑比较(而不是按位比较),以确定数字值中是否设置了任何位。
您可以在msdnmsdn 设计标志中找到有关 flags 属性及其用法的更多信息。

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Flags 本身并没有实际作用。同时,C# 并不强制要求使用 Flags。但是,你的枚举类型的 ToString 实现、Enum.IsDefined、Enum.Parse 等方法都使用了 Flags。如果尝试去掉 Flags,然后执行 MyColor.Yellow | MyColor.Red 的操作,你得到的结果是 "5",而加上 Flags 后则会得到 "Yellow, Red"。框架中的其他部分也使用 [Flags](例如 XML 序列化)。 - Ruben
73
我更喜欢使用形如 A = 1 << 0,B = 1 << 1,C = 1 << 2 ... 的常量。 这种方法更易于阅读、理解、进行视觉检查和更改。 - Nick Westgate
2
@borrrden,太棒了!我找到了这个:http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.enum.aspx - 看看“Remarks”部分:“Enum是.NET Framework中所有枚举的基类。”和“枚举没有明确继承自Enum; 继承关系由编译器隐式处理。”所以,当你写:public enum bla bla bla - 这是一个值类型。但是,HasFlag方法希望您给他一个System.Enum的实例,它是一个类(引用类型)。 - Aleksei Chepovoi
1
Enum.IsDefined不考虑FlagsAttribute。即使使用该属性,以下任何内容都不返回true:Yellow | Green,“Yellow,Green”,3。 - TheXenocide
8
如果你想从枚举类型中排除一个标志,可以使用 C# 中的异或运算符“^”。例如,如果你有代码 myProperties.AllowedColors = MyColor.Red | MyColor.Green | MyColor.Blue;,你可以这样做:myProperties.AllowedColors = myProperties.AllowedColors ^ MyColor.Blue //myProperties.AllowedColors == MyColor.Red | Mycolor.Green。注意,这并不会改变原来的含义,只是将想要排除的标志从已有的标志中剔除掉。 - Josh Noe
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885

你也可以这样做

[Flags]
public enum MyEnum
{
    None   = 0,
    First  = 1 << 0,
    Second = 1 << 1,
    Third  = 1 << 2,
    Fourth = 1 << 3
}

我发现位移比输入 4、8、16、32 等更容易。它不会影响你的代码,因为这一切都是在编译时完成的。


9
“it's all done at compile time”这种评论可能对某些人来说很有趣,但我觉得它让人感到沮丧,因为它暗示在运行时进行20次位移操作会对性能产生任何可测量的影响。CPU非常擅长位移操作,枚举不会具有任意数量的成员,并且这种方法最多只适用于32或64个元素。作为性能问题,这不重要。 - jwg
20
@JeremyWeir - 将会在标志枚举值中设置几个位。因此,您的数据分析方法是不正确的。请运行一个程序,以二进制表示您的整数值。 131,072 [十进制] = 0000 0000 0000 0001 0000 0000 0000 0000 [二进制] [32] ..将第17位设为1时,分配1<<17的枚举值很容易确定。0110 0011 0011 0101 0101 0011 0101 1011 [二进制] [32] .. 等等,枚举值分配1<<31,1<<30,1<<26,1<<25..等等都可以轻松确定,即使没有计算器的帮助,而我怀疑您没有二进制表示能力。 - Brett Caswell
17
还要指出的是,你可以从“先前”的枚举值进行位移,而不是直接从数字进行位移,例如 Third = Second << 1 而不是 Third = 1 << 2 -- 可以参见下方的更完整的描述 - drzaus
37
我喜欢这个,但是一旦到达底层枚举类型的上限,编译器就不会对比特位移发出警告,例如 1 << 31 == -2147483648, 1 << 32 == 1, 1 << 33 == 2 等。相比之下,如果你在 int 类型的枚举中声明 ThirtySecond = 2147483648,编译器会报错。 - aaaantoine
13
在C# 7中另一个新增的选项是,你可以使用0b10b10等(或者如果你喜欢对齐的话,可以使用0b00000001)。 - Graham Wager
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140

结合答案https://dev59.com/i3VD5IYBdhLWcg3wWKPc#8462(通过位移进行声明)和https://dev59.com/i3VD5IYBdhLWcg3wWKPc#9117(在声明中使用组合),您可以对先前的值进行位移而不是使用数字。不一定推荐这样做,但只是指出您可以这样做。

而不是:

[Flags]
public enum Options : byte
{
    None    = 0,
    One     = 1 << 0,   // 1
    Two     = 1 << 1,   // 2
    Three   = 1 << 2,   // 4
    Four    = 1 << 3,   // 8

    // combinations
    OneAndTwo = One | Two,
    OneTwoAndThree = One | Two | Three,
}

你可以声明

[Flags]
public enum Options : byte
{
    None    = 0,
    One     = 1 << 0,       // 1
    // now that value 1 is available, start shifting from there
    Two     = One << 1,     // 2
    Three   = Two << 1,     // 4
    Four    = Three << 1,   // 8

    // same combinations
    OneAndTwo = One | Two,
    OneTwoAndThree = One | Two | Three,
}

使用 LinqPad 进行确认:

foreach(var e in Enum.GetValues(typeof(Options))) {
    string.Format("{0} = {1}", e.ToString(), (byte)e).Dump();
}

结果:

None = 0
One = 1
Two = 2
OneAndTwo = 3
Three = 4
OneTwoAndThree = 7
Four = 8

32
这些组合是很好的建议,但我认为串联位移可能容易出现复制粘贴错误,例如 Two = One << 1,Three = One << 1 等等...以形如 1 << n 的递增整数更安全,意图更清晰。 - Rupert Rawnsley
2
@RupertRawnsley 引用我的回答:> 不一定推荐,只是指出你可以这样做。 - drzaus

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除了已被接受的答案之外,C#7还可以使用二进制字面值编写枚举标志:

[Flags]
public enum MyColors
{
    None   = 0b0000,
    Yellow = 0b0001,
    Green  = 0b0010,
    Red    = 0b0100,
    Blue   = 0b1000
}

我认为这种表示清楚地说明了标志是如何在底层工作的。


19
在C# 7.2中,使用前导分隔符,这种方式变得更加清晰!0b_0100 - Vincenzo Petronio

54
请参考以下示例,其中展示了声明和潜在用法:
namespace Flags
{
    class Program
    {
        [Flags]
        public enum MyFlags : short
        {
            Foo = 0x1,
            Bar = 0x2,
            Baz = 0x4
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            MyFlags fooBar = MyFlags.Foo | MyFlags.Bar;

            if ((fooBar & MyFlags.Foo) == MyFlags.Foo)
            {
                Console.WriteLine("Item has Foo flag set");
            }
        }
    }
}

7
即使省略 [Flags],这个例子也能运行。我想了解的是 [Flags] 的作用。 - gbarry

45

在处理标志时,我经常声明额外的None和All项目。这些有助于检查是否所有标志都已设置或没有标志被设置。

[Flags] 
enum SuitsFlags { 

    None =     0,

    Spades =   1 << 0, 
    Clubs =    1 << 1, 
    Diamonds = 1 << 2, 
    Hearts =   1 << 3,

    All =      ~(~0 << 4)

}

用法:

Spades | Clubs | Diamonds | Hearts == All  // true
Spades & Clubs == None  // true

 
更新于2019年10月:

从C# 7.0开始,您可以使用二进制字面量,这可能更符合直觉:

[Flags] 
enum SuitsFlags { 

    None =     0b0000,

    Spades =   0b0001, 
    Clubs =    0b0010, 
    Diamonds = 0b0100, 
    Hearts =   0b1000,

    All =      0b1111

}

1
是的,结合这个页面上的所有答案,我现在定期使用这个答案,但是带有前导分隔符0b_1111 - Marcelo Scofano Diniz

45

最近,我提出了一个类似的问题

如果你使用标志位,你可以为枚举类型添加扩展方法来更轻松地检查它包含哪些标志(详见文章)

这样,你就可以做到:

[Flags]
public enum PossibleOptions : byte
{
    None = 0,
    OptionOne = 1,
    OptionTwo = 2,
    OptionThree = 4,
    OptionFour = 8,

    //combinations can be in the enum too
    OptionOneAndTwo = OptionOne | OptionTwo,
    OptionOneTwoAndThree = OptionOne | OptionTwo | OptionThree,
    ...
}

然后你可以这样做:

PossibleOptions opt = PossibleOptions.OptionOneTwoAndThree 

if( opt.IsSet( PossibleOptions.OptionOne ) ) {
    //optionOne is one of those set
}

我觉得这种检查包含标志的方式比大多数其他方法更容易阅读。


IsSet是一个扩展方法,我猜是吗? - Robert MacLean
是的 - 有关详细信息,请阅读我链接的其他问题:https://dev59.com/IHVD5IYBdhLWcg3wWaRh - Keith
73
.NET 4版本添加了“HasFlag”方法用于枚举,这样您就可以使用“opt.HasFlag(PossibleOptions.OptionOne)”而无需编写自己的扩展方法。 - Orion Edwards
1
请注意,与执行位运算相比,HasFlag速度要慢得多。 - Wai Ha Lee
1
@WaiHaLee 您可以使用 CodeJam.EnumHelper.IsFlagSet 扩展方法,该方法使用 Expression 编译为快速版本:https://github.com/rsdn/CodeJam/wiki/M_CodeJam_EnumHelper_IsFlagSet__1 - NN_

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要将另一个标志添加到现有值集,请使用OR分配运算符。

Mode = Mode.Read;
//Add Mode.Write
Mode |= Mode.Write;
Assert.True(((Mode & Mode.Write) == Mode.Write)
  && ((Mode & Mode.Read) == Mode.Read)));

19

添加Mode.Write

Mode = Mode | Mode.Write;

或者,为了更短的语法:Mode |= Mode.Write; - Scover

16

对于if ((x & y) == y)...这个结构,我觉得有点过于冗长,特别是当xy都是由一系列标志位组成的复合集合时,而你只想知道是否存在任何重叠。

在这种情况下,你真正需要知道的是,在对位掩码进行比较之后是否存在非零值[1]

[1] 参见Jaime的评论。如果我们真正执行位掩码操作,那么我们只需要检查结果是否为正。但由于enum可能是负数,即使与[Flags]属性结合使用时,也很奇怪,代码上采用!= 0而不是> 0是一种防御性措施。

在@andnil的设置基础上构建...

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace BitFlagPlay
{
    class Program
    {
        [Flags]
        public enum MyColor
        {
            Yellow = 0x01,
            Green = 0x02,
            Red = 0x04,
            Blue = 0x08
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            var myColor = MyColor.Yellow | MyColor.Blue;
            var acceptableColors = MyColor.Yellow | MyColor.Red;

            Console.WriteLine((myColor & MyColor.Blue) != 0);     // True
            Console.WriteLine((myColor & MyColor.Red) != 0);      // False                
            Console.WriteLine((myColor & acceptableColors) != 0); // True
            // ... though only Yellow is shared.

            Console.WriteLine((myColor & MyColor.Green) != 0);    // Wait a minute... ;^D

            Console.Read();
        }
    }
}

枚举可能基于有符号类型,因此您应该使用“!= 0”而不是“> 0”。 - raven
@JaimePardos -- 只要我们保持字节的正确性,就像我在这个例子中所做的那样,就没有负数的概念。只有0到255。正如MSDN警告,“如果您将负数定义为标志枚举常量,请小心,因为...[那]可能会使您的代码混乱并鼓励编码错误。”想象“负位标志”是很奇怪的!;^) 我稍后会进行更多编辑。但是你是对的,如果我们在enum中使用负值,我们需要检查!= 0 - ruffin

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