感觉 最近学习学疯了,突然对以前熟悉的东西感到陌生。然后又回头重新挖掘一下

什么是相等性呢?以前一直用== 默认是值相等,从未去考虑,是地址相等还值相等。今天就详细的研究一下。

.net 平台提供了4中相等性比较符。ReferenceEquals、静态Equals、实例eEquals、==(“ceq”MSIL 命令 )

ceq的意思是compare for equality。针对原始类型,C#的==操作符并没有使用.NET里提供的那些Equals方法,这时==操作符使用专用的汇编语言指令来进行判断相等性的。

比较的效率:ReferenceEquals>



.net 提供了4种等比较方法

3个是object方法可继承,

【ceq】MSIL 操作符,可以重载
【object方法】 【ceq】MSIL 操作符
ReferenceEquals 实例eEquals 静态Equals == 
object 引用地址 值, 
A.Equals.(B)要求实例A不能是null,B实例可以是null,值类型比的是值,引用类型比的是地址

object.Equals.(A,B)2个实例都可以是null。值类型比的是值,引用类型比的是地址
引用地址
string 继承object,注意拘留池
不可变变对引用地址的隐形
值:5重载'== 继承object 值:重载'==
Tuple 继承object 值:重载 继承object 引用地址
Delegate 继承object 重载
若两个运行时间类型相同的委托操作数均为 null

比较委托列表地址和排序:
继承object 若两个运行时间类型相同的委托操作数均为
null

比较委托列表地址和排序:重载
接口 继承object 继承object 继承object 引用地址
自定义class 继承object 继承object 继承object 引用地址
泛型 继承object 引用地址 继承object 限制为
Where T:class 才能在内部使用

引用地址

因为传入也有可能是struct类型,不能用==
记录类型 继承object 值:

当两个记录操作数均为 null 或所有字段的对应值和自动实现的属性相等时,两个记录操作数都相等对于记录,编译器将生成 Equals 方法
继承object 值:重载'==

当两个记录操作数均为 null 或所有字段的对应值和自动实现的属性相等时,两个记录操作数都相等
内置值类型:struct 继承object不要用,因为装箱会导致引用地址不一样。 值:重载 继承object
自定义
ValueTuple:struct
继承object不要用,因为装箱会导致引用地址不一样。 值:ValueType重载了Object的Equals()方法。当比较两个值类型变量是否相等时,可以调用继承自ValueType类型的Equals()方法。这个重载的方法内部使用了反射,获得值类型所有的字段,然后进行比较。

对于值类型,应始终重写 Equals ,因为依赖于反射的相等性测试会降低性能。
继承object 值类型默认无法使用
== 操作符,除非对它进行重写
Enum:class 继承object不要用,因为装箱会导致引用地址不一样。
值:重载 继承object
 
Tuple 静态类Tuple    
struct 抽象类ValueType 抽象类的映射,是不能使用抽象类的所有成员,只能用来继承  
enum 抽象类Enum 抽象类的映射,是不能使用抽象类的所有成员,只能用来继承  
delegate 抽象类 MulticastDelegate 抽象类的映射,是不能使用抽象类的所有成员,只能用来继承  
string 密封类String 重载==  
long 只读结构体Int64    
ulong 只读结构体UInt64    
int 只读结构体Int32    
uint 只读结构体UInt32    
short 只读结构体Int16    
ushort 只读结构体UInt16    
byte 只读结构体Byte    
sbyte 只读结构体Sbyte    
nint 只读结构体IntPtr     
nuint 只读结构体UIntPtr    
float 只读结构体Single 重载==  
double 只读结构体Double 重载==  
decimal 只读结构体Decimal 重载==  
char 只读结构体Char    
bool 只读结构体Boolean    
ValueTuple 结构体ValueTuple     
可空类型 静态类Nullable    
         

object相等性 比较

对这4方法的研究我们从object开始。

object 并未重载==,所以在object使用==相等的比较中,object是对堆栈的中引用地址进行比较。

【ReferenceEquals】是引用类型的引用地址相等比较,只能在引用类型比较使用。值类型因为会涉及到装箱后地址会不相同,所以对比的结果都是fase;

[ReliabilityContract(Consistency.WillNotCorruptState, Cer.Success)]
[System.Runtime.Versioning.NonVersionable]
public static bool ReferenceEquals (Object objA, Object objB) {
return objA == objB;
}

【静态Equals】对值进行比较

public static void Equals( object left, object right )
{
//这一步是是引用类型比较。值类型装箱后地址不一样需要进一步判断
if( left == right )
return true;//引用类型比较之间对比堆栈中的引用地址,
// both null references handled above
if( ( left == null ) || ( right == null ) )
return false;
return left.Equals( right );//这一步是判断值类型的,最终也是引用RuntimeHelpers.Equals }

【==】在object中没有重载==,object在堆栈保存的是引用地址,所以它进行直接引用比较。

  int i = 1,j = 1;
Console.WriteLine( (object)i==(object)j);//false,int装箱后的地址是不一样的

【实例Equals】 是比较值相等。

   public virtual bool Equals(Object obj)
{
return RuntimeHelpers.Equals(this, obj);
}

我们通过object的源代码就可以知道他们之间的差别了。

在object 中==和ReferenceEquals功能是一样的都是 比较地址是否相等。【静态Equals】判断的是值或者引用地址相等就相等。【实例Equals】判断的是值相等。

因此我在自定义 值类型时候要重载==,把他重载成值比较;在自定义引用类型的时候要重载Equals,把他重载成地址比较。

【== 】在值类型中表示值相等比较,在引用类型中表示引用地址相等比较,

【== 】在值类型的应用: 如果内置值类型的值相等,则其操作数相等:用户定义的 struct 值类型默认情况下不支持 == 运算符。 要支持 == 运算符,用户定义的结构必须重载它。重载是【!=】也要一起重载了。

【== 】 在引用类型的应用:默认情况下,如果两个非记录引用类型操作符引用同一对象,则这两个操作符相等:

默认情况下,用户定义的引用类型支持 == 运算符。 但是,引用类型可重载 == 运算符。 如果引用类型重载 == 运算符,使用 Object.ReferenceEquals 方法来检查该类型的两个引用是否引用同一对象。

记录类型相等性:在 C# 9.0 和更高版本中提供,记录类型支持 ==!= 运算符,这些运算符默认提供值相等性语义。 也就是说,当两个记录操作数均为 null 或所有字段的对应值和自动实现的属性相等时,两个记录操作数都相等。

委托相等性:1、如果两个委托实例中有一个为 null,则当且仅当它们都为 null 时相等。

2、 具有不同运行时类型的委托永远不相等。
                                                       3、如果两个委托实例都具有调用列表,则当且仅当它们的调用列表长度相同,并且一个实例的调用列表中的每项依次等于(如下面的定义)另一个的调用列表中的相应项时,这两个委托实例相等。

     以下规则控制调用列表项的相等性:

如果两个调用列表项都引用同一静态方法,则这两项相等

如果两个调用列表项都引用同一个目标对象(引用相等运算符定义的目标对象)上的同一个非静态方法,则这两个调用列表项相等

(这句话不理解)    通过对语义相同的匿名_方法_表达式或具有相同(可能为空)捕获的外部变量实例集的lambda_表达式进行求值而生成的调用列表项允许(但不是必需)相等。

字符串的相等性比较:字符串string 具有值不变性和拘留池特性。字符串虽然是引用类型,但是相等比较时候(==、equal)是比较两个字符串的值,而不是对比引用地址是否相等。

在作字符串引用地址相等性比较时,要用Object.ReferenceEquals 方法。详细请看:

当 初始化字符串是常量时,运行时就会把常量保存在拘留池中,当遇到相同常量给string赋值时,clr就直接引用拘留池中的常量给string赋值。

     string a = "aasdsdsa";
string b = "aasdsdsa";
Console.WriteLine(object.ReferenceEquals(a, b)); //引用地址是相同的

 Equals和== 有什么区别?

Equals对于值类型装箱成object类型的比较时,是比较值,==是比较引用地址。

string 相等性 比较

string 重载了==操作符,把==操作符重载成 值相等

    public static bool operator ==(String a, String b)
{
return String.Equals(a, b);
} public static bool Equals(String a, String b)
{
if ((Object)a == (Object)b)
{
return true;
} if ((Object)a == null || (Object)b == null)
{
return false;
} if (a.Length != b.Length)
return false; return EqualsHelper(a, b);
}

stirng 重载了object的Equals方法, 将重载成应用值相等

public override bool Equals(Object obj) {
if (this == null) //this is necessary to guard against reverse-pinvokes and
throw new NullReferenceException(); //other callers who do not use the callvirt instruction String str = obj as String;
if (str == null)
return false; if (Object.ReferenceEquals(this, obj))
return true; if (this.Length != str.Length)
return false; return EqualsHelper(this, str);
}

通过以上分析,string中Equals和==都对字符串值进行比较。所以在string中Equals和== 比较结果是一样的

【ReferenceEquals】在string使用这个函数,要注意string 拘留池的特性。运行时会把字符串常量捕获 存入拘留池。当用相同常量时,字符串拘留池就返回已经存在拘留池中字符串的地址。编译器会"x" + "y" + "z"进行运算得到“xyz”,由于拘留池中已经再次

“xyz”,所"x" + "y" + "z"就直接用字符串拘留池中的实例。

下运行结果是true

string s = "xyz";
Console.WriteLine(object.ReferenceEquals("x" + "y" + "z", s));

关语 C#中字符串优化String.Intern、IsInterned详解

值类型

非原始类型

看例子,这里有两个值类型:

当我使用==对它们进行比较的时候,直接报错了。

因为默认情况下,不可以使用==来对非原始类型的值类型进行相等性判断。要想使用==,就必须提供重载方法。

struct

当我们比较两个结构体是否相等时,怎么做呢?因为变量本身包含了结构体所有的字段(数据),所以在比较时,就需要对两个结构体的字段进行逐个的一对一的比较,看看每个字段的值是否都相等,如果任何一个字段的值不等,就返回false。

==不可用,要重载后才可用

实际上,执行这样的一个比较并不需要我们自己编写代码,Microsoft已经为我们提供了实现的方法:所有的值类型继承自System.ValueType,ValueType和所有的类型都继承自System.Object,Object提供了一个Equals()方法,用来判断两个对象是否相等。但是ValueType覆盖了Object的Equals()方法。当我们比较两个值类型变量是否相等时,可以调用继承自ValueType类型的Equals()方法。这个复写的方法内部使用了反射,获得值类型所有的字段,然后进行比较。

     static void Main(string[] args)
{
Person per1 = new Person { name = "xiaolin", age = 12 };
Person per2 = new Person { name = "xiaolin", age = 12 }; Console.WriteLine(per1.Equals(per2));
Console.WriteLine(Equals(per1, per2)); } struct Person
{
public int age;
public string name; }

Tuple

针对这两个tuple,我做了三个相等性判断,通过第一个ReferenceEquals方法我们可以知道这两个tuple变量指向不同的实例。

而tp1.Equals(tp2)返回的是True,这是因为Tuple类(引用类型)重写了object.Equals()方法,从而比较的是Tuple里面的值。

尽管微软为Tuple把object.Equals()方法重写了,但是它并没有处理==操作符,所以==还是在比较引用的相等性,所以会返回False。

这样做确实挺让人迷惑的。。。

泛型

另一种不适合使用==操作符的情景是涉及泛型的时候,直接看例子:

static bool ByEqualOperator<T>(T a,T b){

return a==b;
}

这个泛型方法直接报错了,因为==操作符无法应用于这两个操作数T,T可以是任何类型,例如T是非原始类型的struct,那么==就不可用。我们无法为泛型指定约束让其实现某个操作符。针对这个例子,我可以这样做,来保证可以编译:

现在T是引用类型了,代码可以编译了。我们使用以下该方法:

按理说这就相当于调用了Equals()方法,结果应该返回True。而实际结果是:false

之所以返回了False,是因为泛型方法里的==操作符比较的是引用,而这又是因为尽管编译器知道可以把==操作符应用于类型T,但是它仍然不知道具体是哪个类型T会重载该操作符,所以它会假设T不会重载==操作符,从而对待这两个操作数如同object类型一样并编译,所以判断的是引用相等性。

所以泛型方法不会选择任何的操作符重载,它对待泛型类就像对待object类型一样。

综上,针对泛型方法,应该使用Equals()方法,而不是==操作符。

备注:

ceq的意思是compare for equality,就是比较两个值是否相等,在运行时,它将会被转换为硬件上的比较,也许用的是CPU的寄存器

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