C# 枚舉基礎篇

Q：在C#裡，我們如何表達枚舉類型？

A：你可以使用enum關鍵字（keyword）來聲明一個枚舉類型（enum type）：

//Code #1public enum Alignment  
{      
   Left,    
   Center,     
   Right 
}

Q：C#枚舉類型是實值型別（value type）還是參考型別（reference type）？

A：枚舉類型都是實值型別。

Q：System.Enum是枚舉類型嗎？

A：不是。

Q：System.Enum與枚舉類型（enum type）有什麼關係？

A：System.Enum是一個抽象類別（abstract class），所有枚舉類型都直接繼承自它，當然也同時繼承了它的所有成員。

Q：那麼System.Enum屬於參考型別啦？

A：是的。

Q：既然System.Enum是參考型別，而枚舉類型又是直接繼承自System.Enum的，那為什麼枚舉類型卻不是參考型別？

A：這種繼承關係是隱式的並由編譯器負責展開，上面Code #1的Alignment枚舉被展開後的IL代碼如下：

Code #02

// Code #02  
.class public auto ansi sealed Aligment         
     extends [mscorlib]System.Enum  
{      
     .field public static literal Aligment Left = int32(0x00000000)     
     .field public static literal Aligment Center = int32(0x00000001)     
     .field public static literal Aligment Right = int32(0x00000002)     
     .field public specialname rtspecialname int32 value__  
}  

從聲明中，你可以看到Aligment的確是繼承自System.Enum的，只是你不能在C#裡顯式聲明這種繼承關係。

Q：但你好像沒有回答為什麼枚舉類型繼承自一個參考型別後，卻還是實值型別！

A：你知道，所有的實值型別都是System.ValueType的後代，枚舉類型也不例外，枚舉類型直接繼承自System.Enum，而System.Enum卻又直接繼承自System.ValueType的，所以，枚舉類型也是System.ValueType的後代。

Q：慢著！從System.ValueType派生出來的類型不都應該是實值型別嗎？為什麼System.Enum會是參考型別？

A：正確的說法應該是“實值型別都是System.ValueType的後代”，但System.ValueType的後代不全是實值型別，System.Enum就是唯一的特例！在System.ValueType的所有後代中，除了System.Enum之外其它都是實值型別。事實上，我們可以在.NET的原始碼中找到System.Enum的聲明：

//Code #03

public abstract class Enum : ValueType, IComparable, IFormattable, IConvertible  

請注意，.NET Framework SDK v2.0.3600.0 Documentation中的Enum聲明是錯的：

public abstract struct Enum : IComparable, IFormattable, IConvertible

Q：開始頭暈了，究竟C#枚舉類型、System.Enum、System.ValueType、實值型別和參考型別之間存在著什麼樣的關係？

A：簡單的說，

1. 所有枚舉類型（enum type）都是實值型別。
2. System.Enum和System.ValueType本身是參考型別。
3. 枚舉類型（enum type）都是隱式的直接繼承自System.Enum，並且這種繼承關係只能由編譯器自動延伸。但System.Enum本身不是枚舉類型（enum type）。
4. System.Enum是一個特例，它直接繼承自System.ValueType（參見Code #03），但本身卻是一個參考型別。

好吧，現在來看看下面代碼，你能猜得出它的輸出結果嗎？

Code #04

// Code #04  
static void Main() 
 {      
      Type t = typeof(System.Enum);     
       if (t.IsEnum)         
           Console.WriteLine("I'm enum type.");    
       if (t.IsValueType)        
           Console.WriteLine("I'm value type.");
 }  

請別驚訝於程式的運行結果沒有任何輸出！對於第一個判斷，我們很清楚System.Enum並不是枚舉類型。但第二個判斷呢？System.Enum明明繼承自System.ValueType，卻不承認是System.ValueType的後代！這是.NET上的一個特例，恰恰體現出System.Enum是特殊性。

Q：既然枚舉類型是實值型別，自然會涉及到裝箱和拆箱（boxing and unboxing）的問題，那麼枚舉類型會被裝箱成什麼呢？[Updated]

A：枚舉類型可以被裝箱成System.Enum、System.ValueType、System.Object或者System.IConvertible、System.IFormattable、System.IComparable。

注意：在.NET 1.1上，枚舉類型只能被裝箱到System.Enum、System.ValueType、System.Object；而在.NET 2.0上，枚舉類型還能被裝箱到System.Enum所實現的三個介面：System.IConvertible、System.IComparable、System.IFormattable。對應的裝箱操作既可以為隱式的也可以是顯式的。

Code #05

// Code #05  
// See Code #01 for Alignment.  
static void Main()  
{      
      Alignment a = Alignment.Center;      
      Console.WriteLine(a.ToString());     
      Console.WriteLine(a);  
}  

對應的IL代碼是：

Code #06 

// Code #06  
.method private hidebysig static void Main() cil managed 
 {     
    .entrypoint      
    // Code Size: 32 byte(s)      
   .maxstack 1      
   .locals (         
       EnumerationFaq.Alignment alignment1)    
    L_0000: ldc.i4.1      
    L_0001: stloc.0      
    L_0002: ldloc.0      
    L_0003: box EnumerationFaq.Alignment  
    L_0008: call instance string [mscorlib]System.Enum::ToString()    
    L_000d: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)    
    L_0012: nop      
    L_0013: ldloc.0     
    L_0014: box EnumerationFaq.Alignment     
    L_0019: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(object)   
    L_001e: nop    
   L_001f: ret  
}  

從IL代碼中我們可以看到枚舉類型被裝箱兩次。第一次（L_0003）被裝箱成System.Enum，而第二次（L_0014）就被裝箱成System.Object。

但如果你讓編譯器自動為你選擇裝箱類型的話，它會優先考慮System.Enum：

Code #07

// Code #07  
// See Code #01 for Alignment.  
class Program 
{    
    static void Main()  
    {        
         Alignment a = Alignment.Center;     
         Print(a);    
    }      
    static void Print(IConvertible c)   
    {         
       Console.WriteLine(c);   
    }      
    static void Print(IFormattable f)    
    {        
       Console.WriteLine(f);  
    }       
    static void Print(IComparable c)   
    {          
        Console.WriteLine(c);  
    }      
    static void Print(Object o)    
    {        
        Console.WriteLine(o);   
    }     
    static void Print(ValueType v)   
    {          
       Console.WriteLine(v);    
    }    
    static void Print(Enum e)   
    {         
       Console.WriteLine(e);    
    }  
}  

上面的代碼將被編譯成如下的IL：

Code #08

// Code #08  
.method private hidebysig static void Main(string[] args) cil managed  
{      
    .entrypoint    
    // Code Size: 15 byte(s)     
   .maxstack 1     
   .locals (       
     EnumerationFaq.Alignment alignment1)     
   L_0000: ldc.i4.1     
   L_0001: stloc.0     
   L_0002: ldloc.0      
   L_0003: box EnumerationFaq.Alignment   
   // 調用static void Print(Enum e);    
   L_0008: call void EnumerationFaq.Program::Print([mscorlib]System.Enum)   
   L_000d: nop     
   L_000e: ret  
}