枚举含重复值时，强制转换输出的枚举名不符预期，原因是什么？

我定义了一个包含重复数值的C#枚举，期望调用ToString()时能稳定输出短名称、长名称或按字母排序的第一个名称，但实际输出却出现了不符合预期的情况，具体如下：

第一次枚举定义与输出 #

代码 #

enum FlipRotate2dEnum : byte 
{ 
    NO = 0, None = 0, 
    R2 = 1, RotateTwice = 1, 
    FX = 2, FlipX = 2, 
    FY = 3, FlipY = 3, 
    D1 = 4, ReflectDiagonal1 = 4, 
    D2 = 5, ReflectDiagonal2 = 5, 
    RC = 6, RotateClockwise = 6, 
    RN = 7, RotateNonClockwise = 7 
} 

class EnumTest 
{ 
    public static void Main() 
    { 
        for(byte i = 0; i < 8; ++i) 
        { 
            FlipRotate2dEnum v = (FlipRotate2dEnum)i; 
            System.Console.WriteLine("{0} {1}", i, v); 
        } 
    } 
}

预期输出（三种之一） #

仅短名称：

0 NO 1 R2 2 FX 3 FY 4 D1 5 D2 6 RC 7 RN

仅长名称：

0 None 1 RotateTwice 2 FlipX 3 FlipY 4 ReflectDiagonal1 5 ReflectDiagonal2 6 RotateClockwise 7 RotateNonClockwise

或按字母排序第一个（与短名称一致）

实际输出 #

0 None 1 RotateTwice 2 FlipX 3 FlipY 4 ReflectDiagonal1 5 ReflectDiagonal2 6 RotateClockwise 7 RN

第二次调整枚举顺序后的输出 #

调整后的枚举代码 #

public enum FlipRotate2dEnum : byte 
{ 
    None = 0, NO = 0, 
    RotateTwice = 1, R2 = 1, 
    FlipX = 2, FX = 2, 
    FlipY = 3, FY = 3, 
    ReflectDiagonal1 = 4, D1 = 4, 
    ReflectDiagonal2 = 5, D2 = 5, 
    RotateClockwise = 6, RC = 6, 
    RotateNonClockwise = 7, RN = 7 
} 

class EnumTest 
{ 
    public static void Main() 
    { 
        for(byte i = 0; i < 8; ++i) 
        { 
            FlipRotate2dEnum v = (FlipRotate2dEnum)i; 
            System.Console.WriteLine("{0} {1}", i, v); 
        } 
    } 
}

实际输出 #

0 NO 1 R2 2 FX 3 FY 4 D1 5 D2 6 RC 7 RotateNonClockwise

可以看到两次输出中，最后一行的结果和前面的规律不一致，请问这是什么原因？

这个问题的核心在于：C#语言规范并没有严格定义当枚举存在多个同值成员时，ToString()方法应该返回哪个成员的名称，其实际行为依赖于.NET运行时的底层实现细节。

具体原因分析 #

.NET中Enum.ToString()的底层逻辑大致是这样的：

1. 调用Enum.GetName()方法来获取枚举值对应的名称。
2. GetName()会先通过Enum.GetValues()获取枚举类型的所有成员数组——这个数组是按成员的数值大小排序的，而数值相同的成员会保留它们在代码中的定义顺序。
3. 接着使用二进制搜索（BinarySearch）在数组中查找目标数值的成员。但这里有个关键：当数组中存在多个相同数值的元素时，BinarySearch不保证返回的是第一个、最后一个还是任意一个匹配项的索引，具体结果取决于数组的排列和搜索算法的实现。

放到你的案例中：

• 第一次枚举定义里，数值7的两个成员RN在前、RotateNonClockwise在后，它们在GetValues()返回的数组中也是这个顺序。此时二进制搜索恰好命中了RN的索引，所以输出RN。
• 第二次调整顺序后，数值7的成员变成RotateNonClockwise在前、RN在后，二进制搜索命中了前者的索引，所以输出RotateNonClockwise。
• 而前面的数值（如0、1等）在两次定义中，二进制搜索都命中了后定义的成员，这也是因为它们在排序后的数组中的位置刚好让搜索算法找到了那个索引。

如何实现稳定的预期输出 #

如果你需要稳定地输出指定的名称（比如始终用短名称或长名称），绝对不能依赖默认的ToString()方法，建议自己实现自定义逻辑：

1. 使用自定义特性：给枚举成员添加[DisplayName]或自定义特性，然后通过反射读取特性值：

   using System.ComponentModel;
   
   enum FlipRotate2dEnum : byte 
   { 
       [DisplayName("NO")] NO = 0, 
       [DisplayName("None")] None = 0, 
       // 其他成员同理...
   }
   
   // 读取特性的方法
   public static string GetEnumDisplayName(Enum enumValue)
   {
       var fieldInfo = enumValue.GetType().GetField(enumValue.ToString());
       var displayNameAttr = fieldInfo.GetCustomAttribute<DisplayNameAttribute>();
       return displayNameAttr?.DisplayName ?? enumValue.ToString();
   }
   

2. 使用字典映射：手动维护一个枚举值到目标名称的字典，直接通过字典获取结果：

   private static readonly Dictionary<FlipRotate2dEnum, string> _enumShortNames = new Dictionary<FlipRotate2dEnum, string>
   {
       { FlipRotate2dEnum.NO, "NO" },
       { FlipRotate2dEnum.R2, "R2" },
       { FlipRotate2dEnum.FX, "FX" },
       // 其他短名称映射...
   };
   
   // 使用时
   Console.WriteLine("{0} {1}", i, _enumShortNames[v]);
   

内容的提问来源于stack exchange，提问作者leofun01