C#中的四個判等函數

 

.Net有四個判等函數?不少人看到這個標題,會對此感到懷疑。事實上確是如此,.Net提供了ReferenceEquals、靜態Equals,具體類型的Equals以及==操作符這四個判等函數。但是這四個函數之間有細微的關係,改變其中一個函數的實現會影響到其他函數的操作結果。

 

首先要說的是Object.ReferenceEqualsObject.Equals這兩個靜態函數,對於它們倆來說,是不需要進行重寫的,因爲它們已經完成它們所要得做的操作。

 

對於Object.ReferenceEquals這個靜態函數,函數形勢如下:

public static bool ReferenceEquals( object left, object right );

 

這個函數就是判斷兩個引用類型對象是否指向同一個地址。有此說明後,就確定了它的使用範圍,即只能對於引用類型操作。那麼對於任何值類型數據操作,即使是與自身的判別,都會返回false。這主要因爲在調用此函數的時候,值類型數據要進行裝箱操作,也就是對於如下的形式來說。

    int n = 10;

    Object.ReferenceEquals( n, n );

 

這是因爲對於n這個數據裝箱兩次,而每次裝箱後的地址有不同,而造成Object.ReferenceEquals( n, n )的結果永遠爲false

 

對於第一個判等函數來說,沒有什麼好擴展的,因爲本身已經很好地完成了它所要做的。

 

對於第二個Object.Equals這個靜態函數,其形式如下:

public static bool Equals( object left, object right );

 

按照書中對它的分析,其大致函數代碼如下:

    public static void Equals( object left, object right )

    {

        // Check object identity

        if( left == right )

            return true;

 

        // both null references handled above

        if( ( left == null ) || ( right == null ) )

            return false;

 

        return left.Equals( right );

    }

 

可以說,Object.Equals這個函數完成判等操作,需要經過三個步驟,第一步是需要根據對象所屬類型的==操作符的執行結果;第二步是判別是否爲null,也是和第一步一樣,需要根據類型的==操作符的執行結果;最後一步要使用到類型的Equals函數的執行結果。也就是說這個靜態函數的返回結果,要取決於後面要提到的兩個判等函數。類型是否提供相應的判等函數,成爲這個函數返回結果的重要因素。

 

那麼對於Object.Equals這個靜態方法來說,雖說接受參數的類型也屬於引用類型,但是不同於Object.ReferenceEquals函數,對於如下的代碼,能得出正確的結果。

    int n = 10;

    Debug.WriteLine( string.Format( "{0}", Object.Equals( n, n ) ) );

    Debug.WriteLine( string.Format( "{0}", Object.Equals( n, 10 ) ) );

 

這是因爲在此函數中要用到具體類型的兩個判等函數,不過就函數本身而言,該做的判斷都做了,因此不需要去重載添加複雜的操作。

 

爲了更好的述說剩下兩個函數,先解釋一下等價的意義。對於等價的意義,就是自反、對稱以及傳遞。

所謂自反,即a == a

而對稱,是a == b,則b == a

傳遞是 a == bb == c,則 a == c

理解等價的意義後,那麼在實現類型的判等函數也要滿足這個等價規則。

 

對於可以重載的兩個判等函數,首先來介紹的是類型的Equals函數,其大致形式如下:

public override bool Equals( object right );

 

那麼對於一個類型的Equals要做些什麼操作呢,一般來說大致如下:

    public class KeyData

    {

        private int nData;

        public int Data

        {

            get{ return nData;}

            set{ nData = value; }

        }

 

        public override bool Equals( object right )

        {

            //Check null

            if( right == null )

                return false;

 

            //check reference equality

            if( object.ReferenceEquals( this, right ) )

                return true;

 

            //check type

            if( this.GetType() != right.GetType() )

                return false;

 

            //convert to current type

            KeyData rightASKeyData = right as KeyData;

 

            //check members value

            return this.Data == rightASKeyData.Data;

        }

    }

 

如上增加了一個類型檢查,即

if( this.GetType() != right.GetType() )

這部分,這是由於子類對象可以通過as轉化成基類對象,從而造成不同類型對象可以進行判等操作,違反了等價關係。

 

除此外對於類型的Equals函數來,其實並沒有限制類型非要屬於引用類型,對於值類型也是可以重載此函數,但是我並不推薦,主要是Equals函數的參數類型是不可變的,也就是說通過此方法,值類型要經過裝箱操作,而這是比較影響效率的。

 

而對於值類型來說,我推薦使用最後一種判等函數,即重載運算符==函數,其大致形式如下:

public static bool operator == ( KeyData left,  KeyData right );

 

對於一個值類型而言,其的大致形式應該如下:

    public struct KeyData

    {

        private int nData;

        public int Data

        {

            get{ return nData;}

            set{ nData = value; }

        }

 

        public static bool operator == ( KeyData left,  KeyData right )

        {

            return left.Data == right.Data;

        }

 

        public static bool operator != ( KeyData left, KeyData right )

        {

            return left.Data != right.Data;

        }

    }

 

由於==操作與!=操作要同步定義,所以在定義==重載函數的時候,也要定義!=重載函數。這也是.Net在判等操作保持一致性。那麼對於最後一個判等函數,這種重載運算符的方法並不適合引用類型。這就是.Net經常現象,去判斷兩個引用類型,不要用==,而要用某個對象的Equals函數。所以在編寫自己類型的時候,要保留這種風格。

 

那麼對於以上介紹的四種判等函數,會產生如下類似的對比表格。

 

操作結果取決於

適用範圍

建議

Object.ReferenceEquals

兩個參數對象是否屬於同一個引用

引用類型

不要用它來判斷值類型數據

Object.Equals

參數類型自身的判等函數

無限制

考慮裝箱操作對值類型數據產生的影響

類型的Equals

類型重載函數

無限制

考慮裝箱操作對值類型數據產生的影響

類型的==重載

類型重載函數

無限制

不要在引用類型中重載此運算符

 

那麼在編寫類型判等函數的時候,要注意些什麼呢,給出如下幾點建議。

首先,要判斷當前定義的類型是否具有判等的意義;

其次,定義類型的判等函數要滿足等價規則;

最後一點,值類型最好不要重載定義Equals函數,而引用類型最好不要重載定義==操作符。

 
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