我要评论文章开头先给大家出一道面试题：
在设计某小型项目的数据库（假设用的是 mysql）时，如果给用户表（user）添加一个字段（roles）用来存储用户的角色，你会给这个字段设置什么类型？提示：要考虑到角色在后端开发时需要用枚举表示，且一个用户可能会拥有多个角色。
映入你脑海的第一个答案可能是：varchar 类型，用分隔符的方式来存储多个角色，比如用 1|2|3 或 1,2,3 来表示用户拥有多个角色。当然如果角色数量可能超过个位数，考虑到数据库的查询方便（比如用 instr 或 position 来判断用户是否包含某个角色），角色的值至少要从数字 10 开始。方案是可行的，可是不是太简单了，有没有更好的方案？更好的回答应是整型（int、bigint 等），优点是写 sql 查询条件更方便，性能、空间上都优于 varchar。但整型毕竟只是一个数字，怎么表示多个角色呢？此时想到了二进制位操作的你，心中应该早有了答案。且保留你心中的答案，接着看完本文，或许你会有意外的收获，因为实际应用中可能还会遇到一连串的问题。为了更好的说明后面的问题，我们先来回顾一下枚举的基础知识。
枚举基础
枚举类型的作用是限制其变量只能从有限的选项中取值，这些选项（枚举类型的成员）各自对应于一个数字，数字默认从 0 开始，并以此递增。例如：
public enum days
{
sunday, monday, tuesday, // ...
}其中 sunday 的值是 0，monday 是 1，以此类推。为了一眼能看出每个成员代表的值，一般推荐显示地将成员值写出来，不要省略：
public enum days
{
sunday = 0, monday = 1, tuesday = 2, // ...
}c# 枚举成员的类型默认是 int 类型，通过继承可以声明枚举成员为其它类型，比如：
public enum days : byte
{
monday = 1,
tuesday = 2,
wednesday = 3,
thursday = 4,
friday = 5,
saturday = 6,
sunday = 7
}枚举类型一定是继承自 byte、sbyte、short、ushort、int、uint、long 和 ulong 中的一种，不能是其它类型。下面是几个枚举的常见用法（以上面的 days 枚举为例）：
// 枚举转字符串
string foo = days.saturday.tostring(); // "saturday"
string foo = enum.getname(typeof(days), 6); // "saturday"
// 字符串转枚举
enum.tryparse("tuesday", out days bar); // true, bar = days.tuesday
(days)enum.parse(typeof(days), "tuesday"); // days.tuesday
// 枚举转数字
byte foo = (byte)days.monday; // 1
// 数字转枚举
days foo = (days)2; // days.tuesday
// 获取枚举所属的数字类型
type foo = enum.getunderlyingtype(typeof(days))); // system.byte
// 获取所有的枚举成员
array foo = enum.getvalues(typeof(myenum);
// 获取所有枚举成员的字段名
string[] foo = enum.getnames(typeof(days));另外，值得注意的是，枚举可能会得到非预期的值（值没有对应的成员）。比如：
days d = (days)21; // 不会报错 enum.isdefined(typeof(days), d); // false
即使枚举没有值为 0 的成员，它的默认值永远都是 0。
var z = default(days); // 0
枚举可以通过 description、display 等特性来为成员添加有用的辅助信息，比如：
public enum apistatus
{
[description("成功")]
ok = 0,
[description("资源未找到")]
notfound = 2,
[description("拒绝访问")]
accessdenied = 3
}
static class enumextensions
{
public static string getdescription(this enum val)
{
var field = val.gettype().getfield(val.tostring());
var customattribute = attribute.getcustomattribute(field, typeof(descriptionattribute));
if (customattribute == null) { return val.tostring(); }
else { return ((descriptionattribute)customattribute).description; }
}
}
static void main(string[] args)
{
console.writeline(apistatus.ok.getdescription()); // "成功"
}上面这些我认为已经包含了大部分我们日常用到的枚举知识了。下面我们继续回到文章开头说的用户角色存储问题。
用户角色存储问题
我们先定义一个枚举类型来表示两种用户角色：
public enum roles
{
admin = 1,
member = 2
}这样，如果某个用户同时拥有 admin 和 member 两种角色，那么 user 表的 roles 字段就应该存 3。那问题来了，此时若查询所有拥有 admin 角色的用户的 sql 该怎么写呢？对于有基础的程序员来说，这个问题很简单，只要用位操作符逻辑与（‘&’）来查询即可。
select * from `user` where `roles` & 1 = 1;
同理，查询同时拥有这两种角色的用户，sql 语句应该这么写：
select * from `user` where `roles` & 3 = 3;
对这条 sql 语句用 c# 来实现查询是这样的（为了简单，这里使用了 dapper）：
public class user
{
public int id { get; set; }
public roles roles { get; set; }
}
connection.query<user>(
"select * from `user` where `roles` & @roles = @roles;",
new { roles = roles.admin | roles.member });对应的，在 c# 中要判断用户是否拥有某个角色，可以这么判断：
// 方式一
if ((user.roles & roles.admin) == roles.admin)
{
// 做管理员可以做的事情
}
// 方式二
if (user.roles.hasflag(roles.admin))
{
// 做管理员可以做的事情
}同理，在 c# 中你可以对枚举进行任意位逻辑运算，比如要把角色从某个枚举变量中移除：
var foo = roles.admin | roles.member; var bar = foo & ~roles.admin;
这就解决了文章前面提到的用整型来存储多角色的问题，不论数据库还是 c# 语言，操作上都是可行的，而且也很方便灵活。
枚举的 flags 特性
下面我们提供一个通过角色来查询用户的方法，并演示如何调用，如下：
public ienumerable<user> getusersinroles(roles roles)
{
_logger.logdebug(roles.tostring());
_connection.query<user>(
"select * from `user` where `roles` & @roles = @roles;",
new { roles });
}
// 调用
_repository.getusersinroles(roles.admin | roles.member);roles.admin | roles.member 的值是 3，由于 roles 枚举类型中并没有定义一个值为 3 的字段，所以在方法内 roles 参数显示的是 3。3 这个信息对于我们调试或打印日志很不友好。在方法内，我们并不知道这个 3 代表的是什么。为了解决这个问题，c# 枚举有个很有用的特性：flagsatrribute。
[flags]
public enum roles
{
admin = 1,
member = 2
}加上这个 flags 特性后，我们再来调试 getusersinroles(roles roles) 方法时，roles 参数的值就会显示为 admin|member 了。简单来说，加不加 flags 的区别是：
var roles = roles.admin | roles.member; console.writeling(roles.tostring()); // "3"，没有 flags 特性 console.writeling(roles.tostring()); // "admin, member"，有 flags 特性
给枚举加上 flags 特性，我觉得应当视为 c# 编程的一种最佳实践，在定义枚举时尽量加上 flags 特性。
解决枚举值冲突：2 的幂
到这，枚举类型 roles 一切看上去没什么问题，但如果现在要增加一个角色：mananger，会发生什么情况？按照数字值递增的规则，manager 的值应当设为 3。
[flags]
public enum roles
{
admin = 1,
member = 2,
manager = 3
}能不能把 manager 的值设为 3？显然不能，因为 admin 和 member 进行位的或逻辑运算（即：admin | member） 的值也是 3，表示同时拥有这两种角色，这和 manager 冲突了。那怎样设值才能避免冲突呢？既然是二进制逻辑运算“或”会和成员值产生冲突，那就利用逻辑运算或的规律来解决。我们知道“或”运算的逻辑是两边只要出现一个 1 结果就会 1，比如 1|1、1|0 结果都是 1，只有 0|0 的情况结果才是 0。那么我们就要避免任意两个值在相同的位置上出现 1。根据二进制满 2 进 1 的特点，只要保证枚举的各项值都是 2 的幂即可。比如：
1: 00000001 2: 00000010 4: 00000100 8: 00001000
再往后增加的话就是 16、32、64...，其中各值不论怎么相加都不会和成员的任一值冲突。这样问题就解决了，所以我们要这样定义 roles 枚举的值：
[flags]
public enum roles
{
admin = 1,
member = 2,
manager = 4,
operator = 8
}不过在定义值的时候要在心中小小计算一下，如果你想懒一点，可以用下面这种“位移”的方法来定义：
[flags]
public enum roles
{
admin = 1 << 0,
member = 1 << 1,
manager = 1 << 2,
operator = 1 << 3
}一直往下递增编值即可，阅读体验好，也不容易编错。两种方式是等效的，常量位移的计算是在编译的时候进行的，所以相比不会有额外的开销。
总结
本文通过一道小小的面试题引发一连串对枚举的思考。在小型系统中，把用户角色直接存储在用户表是很常见的做法，此时把角色字段设为整型（比如 int）是比较好的设计方案。但与此同时，也要考虑到一些最佳实践，比如使用 flags 特性来帮助更好的调试和日志输出。也要考虑到实际开发中的各种潜在问题，比如多个枚举值进行或（‘|’）运算与成员值发生冲突的问题。
以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持代码网。
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