[C#] enum を深掘りする — 基本・ストレージサイズ・System.Enum・Flags・Bitwise

C# の enum（列挙型）は、関連する定数に名前を付けてまとめる値型です。マジックナンバーの排除やコードの可読性向上に役立ちます。本記事では基本から、ストレージサイズの指定、System.Enum が提供するユーティリティ、[Flags] 属性を使ったビットフラグ、ビット演算の実践まで順に解説します。

基本

enum キーワードに続けて型名とメンバを列挙するだけで定義できます。

enum Direction
{
    North,
    East,
    South,
    West
}

メンバには既定で 0 から始まる整数値が自動的に割り当てられます。

Console.WriteLine((int)Direction.North); // 0
Console.WriteLine((int)Direction.East);  // 1
Console.WriteLine((int)Direction.South); // 2
Console.WriteLine((int)Direction.West);  // 3

値を明示的に指定する

任意のメンバに値を指定できます。指定されなかったメンバは、直前のメンバの値 +1 になります。

enum HttpStatus
{
    Ok = 200,
    Created = 201,
    BadRequest = 400,
    Unauthorized = 401,
    NotFound = 404,
    InternalServerError = 500
}

switch との組み合わせ

enum は switch 式と相性が良く、網羅性チェックも働きます。

Direction dir = Direction.North;

string label = dir switch
{
    Direction.North => "北",
    Direction.East  => "東",
    Direction.South => "南",
    Direction.West  => "西",
    _ => "不明"
};

ストレージサイズ（基底型の指定）

enum の基底型はデフォルトで int（32 ビット整数）です。コロン（:）で明示的に変更できます。

enum SmallFlag : byte     { A = 1, B = 2, C = 4 }
enum MediumFlag : ushort  { X = 1, Y = 2, Z = 4 }
enum BigFlag    : long    { Huge = 1L << 40 }

指定できる基底型は byte・sbyte・short・ushort・int・uint・long・ulong の整数型のみです（float や char は不可）。

基底型	サイズ	値の範囲	主な用途
`byte`	1 バイト	0〜255	メモリを節約したい小さなフラグ
`short`	2 バイト	−32768〜32767	中程度の列挙
`int`	4 バイト	約 ±21 億	デフォルト。一般用途
`long`	8 バイト	約 ±922 京	64 ビットフラグが必要な場合

基底型を絞るメリット

配列や構造体に格納するときメモリを節約できる
ネットワーク通信やバイナリ形式でのシリアライゼーションで型を合わせられる
byte を指定すると 0〜255 の範囲しか持てないため、不正な値を弾きやすくなる

System.Enum — 列挙型のユーティリティ

すべての enum は System.Enum 抽象クラスを継承しています。System.Enum は名前と値の変換・検証を行う静的メソッドを提供します。

Enum.GetName / Enum.GetNames

string? name = Enum.GetName(typeof(Direction), 0);
Console.WriteLine(name); // North

string[] names = Enum.GetNames(typeof(Direction));
// ["North", "East", "South", "West"]

C# 10 以降はジェネリック版が使えます。

string? name  = Enum.GetName<Direction>(Direction.North); // "North"
string[] names = Enum.GetNames<Direction>();

Enum.GetValues

foreach (Direction d in Enum.GetValues<Direction>())
{
    Console.WriteLine(d); // North / East / South / West
}

Enum.IsDefined

整数値や文字列が enum の有効なメンバかどうかを確認します。

Console.WriteLine(Enum.IsDefined<Direction>((Direction)1));  // True
Console.WriteLine(Enum.IsDefined<Direction>((Direction)99)); // False

外部入力から enum に変換する場合は必ずチェックしましょう。

Enum.Parse / Enum.TryParse

文字列を enum 値に変換します。

Direction d = Enum.Parse<Direction>("East");
Console.WriteLine(d); // East

if (Enum.TryParse<Direction>("West", out Direction result))
{
    Console.WriteLine(result); // West
}

TryParse は変換できなかった場合に false を返すため、外部入力に対しては TryParse を推奨します。

ToString

enum 変数を文字列に変換する最も簡単な方法です。

Direction d = Direction.South;
Console.WriteLine(d.ToString()); // "South"
Console.WriteLine($"{d}");       // "South"（補間文字列も同じ）

Flags 属性 — ビットフラグとしての enum

[Flags] 属性を付けると、enum 値をビットフィールド（ビットの組み合わせ）として扱えます。複数の選択肢を同時に有効にする設定値などに便利です。

定義

各メンバの値を 2 の累乗（1, 2, 4, 8, …）にするのが基本です。

[Flags]
enum Permission
{
    None    = 0,
    Read    = 1,      // 0001
    Write   = 2,      // 0010
    Execute = 4,      // 0100
    Delete  = 8,      // 1000
}

None = 0 は「何も持たない」状態を表すために慣例として定義します。

複合メンバーの定義

よく使う組み合わせに名前を付けることもできます。

[Flags]
enum Permission
{
    None    = 0,
    Read    = 1,
    Write   = 2,
    Execute = 4,
    Delete  = 8,

    // 複合メンバー
    ReadWrite = Read | Write,           // 0011 = 3
    All       = Read | Write | Execute | Delete  // 1111 = 15
}

ToString の挙動

[Flags] を付けると ToString() が組み合わせた名前を返します。

Permission p = Permission.Read | Permission.Write;
Console.WriteLine(p); // "Read, Write"（[Flags] なし だと "3"）

Bitwise オペレーション

ビットフラグを実際に操作するにはビット演算子を使います。

| OR — フラグを追加する

Permission p = Permission.Read;
p = p | Permission.Write;   // Read + Write を付与
// 短縮形
p |= Permission.Execute;    // さらに Execute を追加

Console.WriteLine(p); // "Read, Write, Execute"

& AND — フラグを確認する

Permission p = Permission.Read | Permission.Write;

bool canRead  = (p & Permission.Read)  != 0; // true
bool canWrite = (p & Permission.Write) != 0; // true
bool canDelete = (p & Permission.Delete) != 0; // false

HasFlag メソッドを使うとより読みやすく書けます。

bool canRead = p.HasFlag(Permission.Read); // true

~ NOT と & AND — フラグを削除する

特定のフラグを外したい場合は ~（ビット反転）と &= を組み合わせます。

Permission p = Permission.Read | Permission.Write | Permission.Execute;
p &= ~Permission.Write; // Write を削除

Console.WriteLine(p); // "Read, Execute"

^ XOR — フラグをトグルする

フラグが立っていれば消し、立っていなければ付けます。

Permission p = Permission.Read | Permission.Write;
p ^= Permission.Write; // Write をトグル（→ 消える）

Console.WriteLine(p); // "Read"

p ^= Permission.Write; // 再度トグル（→ 戻る）
Console.WriteLine(p); // "Read, Write"

演算子まとめ

演算子	用途	例
`\|` / `\|=`	フラグを追加	`p \|= Permission.Write`
`&`	フラグを確認	`(p & Permission.Read) != 0`
`&=` + `~`	フラグを削除	`p &= ~Permission.Write`
`^` / `^=`	フラグをトグル	`p ^= Permission.Execute`

まとめ

トピック	ポイント
基本	関連定数に名前を付けて可読性を上げる
基底型	`byte` 〜 `long` で型サイズを制御できる
`System.Enum`	`GetNames`・`IsDefined`・`TryParse` などのユーティリティを活用する
`[Flags]`	値を 2 の累乗にして複数フラグを 1 変数で管理する
Bitwise	`\|` 追加・`&` 確認・`&= ~` 削除・`^` トグル

[Flags] enum はパーミッション・状態フラグ・オプション設定など、複数の状態を同時に保持したいケースで効果的です。ビット演算と組み合わせて使いこなしましょう。

基本