位字段的通用Enum

Question

我希望更容易地使用位字段，而不是对我使用的每个枚举类型重复按位的函数。我想出了一个在C++中运行良好的接口，但我不知道如何在C#中构建它，它的性能就像使用整数进行按位操作一样。

enum BitFlags : short
{
    F1 = 1 << 0,
    F2 = 1 << 1,
    F3 = 1 << 2,
};

class Flags<T> where T : System.Enum
{
    T val;

    public void SetFlag(T flag) => val |= flag;
    public void ClearFlag(T flag) => val & ~flag;
    public bool IsSet(T flag) => val & flag;
    // ... ClearAll(), IsExclusivelySet(), SetByBitNumber() 
}

// Flags<BitFlags> tst = new Flags<BitFlags>();
// tst.SetFlag(BitFlags.F1 | BitFlags.F3);
// tst.ClearFlag(BitFlags.F1);
// tst.IsSet(BitFlags.F3) returns true
// tst.IsSet(BitFlags.F1) return false

但是，我在说CS0019 Operator '|=' cannot be applied to operands of type 'T' and 'T'时出错了

我是遗漏了一些简单的东西，还是有不同的表演设计？

Answer 1

在语言和运行时支持静态接口操作符之前(希望很快！)，还没有一种很好的方法来支持|、&和~作为泛型。现在，如果您知道(并验证！)如果您所有的枚举都具有特定的数据大小(即问题中的short )，那么您也许可以使用Unsafe.As作为一种懒散的方式，无需任何装箱就可以转换事物：

public void SetFlag(T flag)
    => Unsafe.As<T, short>(ref val) |= Unsafe.As<T, short>(ref flag);

但是请注意，使用Unsafe 意味着任何错误都在您身上，：如果您错了(即T不能闪现到short)：非常糟糕的事情可能会发生。

Answer 2

使用该语言的当前版本，您可以使用运行时代码生成来实现这些缺少的泛型运算符。这是怎么做的

using System.Linq.Expressions;

class Flags<T> where T : Enum
{
    T val;

    static readonly Func<T, T, T> or, andNot;
    // Static constructors only run once per type
    static Flags()
    {
        Type tEnum = typeof( T );
        ParameterExpression a = Expression.Parameter( tEnum, "a" );
        ParameterExpression b = Expression.Parameter( tEnum, "b" );

        Type tInt = tEnum.GetEnumUnderlyingType();
        Expression ai = Expression.Convert( a, tInt );
        Expression bi = Expression.Convert( b, tInt );

        or = Expression.Lambda<Func<T, T, T>>(
            Expression.Convert( Expression.Or( ai, bi ), tEnum ),
            a, b ).Compile();

        andNot = Expression.Lambda<Func<T, T, T>>(
            Expression.Convert( Expression.And( ai, Expression.Not( bi ) ), tEnum ),
            a, b ).Compile();
    }

    public void SetFlag( T flag ) => val = or( val, flag );
    public void ClearFlag( T flag ) => val = andNot( val, flag );
    public bool IsSet( T flag ) => val.HasFlag( flag );
}

与Unsafe.As不同，这段代码应该与所有枚举一起工作，而不管它们的底层整数类型如何。

Answer 3

运算符当前不能与泛型类型一起使用。这是一个名为static virtual members in interfaces的.NET 7/C#11特性的一部分。这是作为通用数学更大努力的一部分而添加的，如下所述：

• https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/whats-new/csharp-11#generic-math-support

您可以在接口中添加静态抽象成员到定义接口，这些接口包括可重载操作符、其他静态成员和静态属性。

同时，您可能会利用类似the BitArray Class的功能，并将实际的泛型值转换为代码中的基本基元类型。

或者，您必须迁移到C#11预览，并使用它提供的接口之一，特别是IBitwiseOperators。