C#相等性 - 「==」

今天寫一下C#裏的「==」這個操做符。

原始類型

假象

在剛學C#的時候，我覺得C#裏的==和.NET裏的object.Equals()方法是同樣的，就是一個語法糖而已。其實它們的底層機制是不同的，只不過它們給出的結果在大多數狀況下剛好相同。

看個例子：

這倆方法給出的結果都是True。

看起來這兩種方式作了一樣的動做，就是比較兩個值。

 

底層原理

Build項目，而後使用ildasm看一下生成的il語言（ildasm位置大體在：C:\Program Files (x86)\Microsoft SDKs\Windows\v10.0A\bin\NETFX 4.7.2 Tools）。

使用ildasm打開生成的dll，首先查看Program類裏面的ByEqualMethod方法：

能夠看到C#源碼裏調用Equals()的地方直接被翻譯成il語言裏相應的Equals()方法了。。。。

 

而後看一下ByEqualOperator這個方法：

在C#裏該方法使用了==操做符，而在il語言裏，咱們只看到了一個叫作ceq的指令。ceq的意思是compare for equality，就是比較兩個值是否相等，在運行時，它將會被轉換爲硬件上的比較，也許用的是CPU的寄存器。

針對原始類型，C#的==操做符並無使用.NET裏提供的那些Equals方法，這時==操做符使用專用的彙編語言指令來進行判斷相等性的。

 

使用 == 判斷引用類型的相等性

這裏的引用類型不包含string。

看例子，這裏我使用==來比較自定義類MyClass的兩個實例是否相等：

而結果是兩個False：

 

使用ildasm看一下ByEqualMethod()這個方法：

能夠看到，a.Equals(b)調用的是virtual的object.Equals()方法，參數類型是object，這個應該都能理解。

 

再看一下ByEqualOperator()方法：

== 操做符翻譯過來仍是使用ceq對兩個參數進行的比較，和以前int類型的例子同樣，除了參數類型不一樣。

因此這應該也是使用CPU的硬件來進行判斷相等性的，那麼像這種引用類型是怎麼經過CPU硬件來比較的呢？由於這兩個類型是引用類型，因此c1，c2兩個變量裏面保存的是它們對應的實例在託管堆中的內存地址，也就是兩個數字而已，因此固然能夠進行比較了。

 

string

咱們都知道，==用來判斷string相等性的時候，比較的是string值，而不是引用地址。

看例子：

結果是兩個True：

 

首先，使用string.Copy()方法能夠保證str1和str2是兩個不一樣的引用。

 

使用ildasm，先看ByEqualMethod()：

能夠看到，這裏a.Equals(b)實際調用的是string實現的IEquatable<T>接口的Equals方法，它的參數是string。

 

再看一下ByEqualOperator():

此次沒有使用ceq指令，而是調用了一個叫作op_Equality()的方法，這是個什麼方法？

其實它是C#裏 == 操做符的一個重載：static bool op_Equality(string, string)。

 

在C#裏，當你定義一個類型的時候，你能夠對==操做符進行重載，格式大概以下：

由於il語言裏沒有操做符的概念，而只有方法才能做爲操做符的重載而存在於il裏，因此這裏使用的是靜態方法，它會被翻譯爲一個特殊的靜態方法叫作op_Equality()。

 

咱們也能夠直接看一下string類的源碼，裏面也是這樣對==進行重載的：

固然，重載了==，也須要重載 !=。

 

小結

總結一下，使用==來判斷引用類型的相等性，須要按下面的思路順序進行考慮：

1. 該類型是否對 == 進行了重載？若是是，那就是用該重載方法；不然看2

2. 使用ceq指令來比較引用指向的內存地址。

 

另外還須要再提醒一下的是，string類的==和Equals()方法永遠都會給出同樣的結果。

還有一個原則就是，當你改變某個類型的相等性判斷方法是，要確保==和Equals()方法作的是一樣的事情。

 

值類型

非原始類型

看例子，這裏有兩個值類型：

當我使用==對它們進行比較的時候，直接報錯了。

由於默認狀況下，不可使用==來對非原始類型的值類型進行相等性判斷。要想使用==，就必須提供重載方法。

 

Tuple

直接看例子：

結果以下：

 

針對這兩個tuple，我作了三個相等性判斷，經過第一個ReferenceEquals方法咱們能夠知道這兩個tuple變量指向不一樣的實例。

而tp1.Equals(tp2)返回的是True，這是由於Tuple類（引用類型）重寫了object.Equals()方法，從而比較的是Tuple裏面的值。

儘管微軟爲Tuple把object.Equals()方法重寫了，可是它並無處理==操做符，因此==仍是在比較引用的相等性，因此會返回False。

這樣作確實挺讓人迷惑的。。。

 

比較==和object.Equals()方法

 

一般狀況下，儘可能使用==操做符，可是有時候==不行，須要使用object.Equals()方法，例如涉及到繼承或者泛型的時候。

 

繼承

直接看例子：

 

這兩個字符串我作了4個相等性判斷，其結果爲：

 

不管是object的virtual Equals()方法，仍是==操做符，仍是object的static Equals()方法，都會返回True。

可是我作一下小小的改動：

 

咱們看看結果會不會變：

 

結果發生了變化，str1==str2此次返回了False。

這是由於==操做符不是virtual的，它至關因而static的，而static的是沒法virtual的。

如今 str1 == str2 這句話，咱們比較的是兩個類型爲object的變量，儘管咱們知道它們都是string，可是編譯器並不知道。而針對於非virtual的方法或操做符，到底調用哪一個方法是在編譯時決定的，由於這兩個變量的類型是object，因此編譯器會選擇用來比較object的代碼，而object又沒有==操做符的重載，因此==作的就是比較引用的相等性，而這兩個string是不一樣的實例，因此結果會返回False。

因此(object)x == (object)y和ReferenceEquals(x, y)的結果老是同樣的。

針對涉及繼承的相等性判斷，最好仍是使用object.Equals()方法，而不是==操做符。

 

泛型

另外一種不適合使用==操做符的情景是涉及泛型的時候，直接看例子：

這個泛型方法直接報錯了，由於==操做符沒法應用於這兩個操做數T，T能夠是任何類型，例如T是非原始類型的struct，那麼==就不可用。咱們沒法爲泛型指定約束讓其實現某個操做符。針對這個例子，我能夠這樣作，來保證能夠編譯：

如今T是引用類型了，代碼能夠編譯了。咱們使用如下該方法：

按理說這就至關於調用了Equals()方法，結果應該返回True。而實際結果是：

之因此返回了False，是由於泛型方法裏的==操做符比較的是引用，而這又是由於儘管編譯器知道能夠把==操做符應用於類型T，可是它仍然不知道具體是哪一個類型T會重載該操做符，因此它會假設T不會重載==操做符，從而對待這兩個操做數如同object類型同樣並編譯，因此判斷的是引用相等性。

因此泛型方法不會選擇任何的操做符重載，它對待泛型類就像對待object類型同樣。

綜上，針對泛型方法，應該使用Equals()方法，而不是==操做符。