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转:《Effective C#》Item 9:区别和认识四个判等函数

2007-09-30 14:59 369 查看
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.Net有四个判等函数?不少人看到这个标题,会对此感到怀疑。事实上确是如此,.Net提供了ReferenceEquals、静态Equals,具体类型的Equals以及==操作符这四个判等函数。但是这四个函数之间有细微的关系,改变其中一个函数的实现会影响到其他函数的操作结果。

首先要说的是Object.ReferenceEquals和Object.Equals这两个静态函数,对于它们俩来说,是不需要进行重写的,因为它们已经完成它们所要得做的操作。

对于Object.ReferenceEquals这个静态函数,函数形势如下:
public static bool ReferenceEquals( object left, object right );

这个函数就是判断两个引用类型对象是否指向同一个地址。有此说明后,就确定了它的使用范围,即只能对于引用类型操作。那么对于任何值类型数据操作,即使是与自身的判别,都会返回false。这主要因为在调用此函数的时候,值类型数据要进行装箱操作,也就是对于如下的形式来说。
[align=left] int n = 10;[/align]
[align=left] Object.ReferenceEquals( n, n );[/align]

这是因为对于n这个数据装箱两次,而每次装箱后的地址有不同,而造成Object.ReferenceEquals( n, n )的结果永远为false

对于第一个判等函数来说,没有什么好扩展的,因为本身已经很好地完成了它所要做的。

对于第二个Object.Equals这个静态函数,其形式如下:
public static bool Equals( object left, object right );

按照书中对它的分析,其大致函数代码如下:
[align=left] public static void Equals( object left, object right )[/align]
[align=left] {[/align]
[align=left] // Check object identity[/align]
[align=left] if( left == right )[/align]
[align=left] return true;[/align]
[align=left] [/align]
[align=left] // both null references handled above[/align]
[align=left] if( ( left == null ) || ( right == null ) )[/align]
[align=left] return false;[/align]
[align=left] [/align]
[align=left] return left.Equals( right );[/align]
[align=left] }[/align]

可以说,Object.Equals这个函数完成判等操作,需要经过三个步骤,第一步是需要根据对象所属类型的==操作符的执行结果;第二步是判别是否为null,也是和第一步一样,需要根据类型的==操作符的执行结果;最后一步要使用到类型的Equals函数的执行结果。也就是说这个静态函数的返回结果,要取决于后面要提到的两个判等函数。类型是否提供相应的判等函数,成为这个函数返回结果的重要因素。

那么对于Object.Equals这个静态方法来说,虽说接受参数的类型也属于引用类型,但是不同于Object.ReferenceEquals函数,对于如下的代码,能得出正确的结果。
[align=left] int n = 10;[/align]
[align=left] Debug.WriteLine( string.Format( "{0}", Object.Equals( n, n ) ) );[/align]
[align=left] Debug.WriteLine( string.Format( "{0}", Object.Equals( n, 10 ) ) );[/align]

这是因为在此函数中要用到具体类型的两个判等函数,不过就函数本身而言,该做的判断都做了,因此不需要去重载添加复杂的操作。

为了更好的述说剩下两个函数,先解释一下等价的意义。对于等价的意义,就是自反、对称以及传递。
所谓自反,即a == a;
而对称,是a == b,则b == a;
传递是 a == b,b == c,则 a == c;
理解等价的意义后,那么在实现类型的判等函数也要满足这个等价规则。

对于可以重载的两个判等函数,首先来介绍的是类型的Equals函数,其大致形式如下:
public override bool Equals( object right );

那么对于一个类型的Equals要做些什么操作呢,一般来说大致如下:
[align=left] public class KeyData[/align]
[align=left] {[/align]
[align=left] private int nData;[/align]
[align=left] public int Data[/align]
[align=left] {[/align]
[align=left] get{ return nData;}[/align]
[align=left] set{ nData = value; }[/align]
[align=left] }[/align]
[align=left] [/align]
[align=left] public override bool Equals( object right )[/align]
[align=left] {[/align]
[align=left] //Check null[/align]
[align=left] if( right == null )[/align]
[align=left] return false;[/align]
[align=left] [/align]
[align=left] //check reference equality[/align]
[align=left] if( object.ReferenceEquals( this, right ) )[/align]
[align=left] return true;[/align]
[align=left] [/align]
[align=left] //check type[/align]
[align=left] if( this.GetType() != right.GetType() )[/align]
[align=left] return false;[/align]
[align=left] [/align]
[align=left] //convert to current type[/align]
[align=left] KeyData rightASKeyData = right as KeyData;[/align]
[align=left] [/align]
[align=left] //check members value[/align]
[align=left] return this.Data == rightASKeyData.Data;[/align]
[align=left] }[/align]
[align=left] }[/align]

如上增加了一个类型检查,即
if( this.GetType() != right.GetType() )
这部分,这是由于子类对象可以通过as转化成基类对象,从而造成不同类型对象可以进行判等操作,违反了等价关系。

除此外对于类型的Equals函数来,其实并没有限制类型非要属于引用类型,对于值类型也是可以重载此函数,但是我并不推荐,主要是Equals函数的参数类型是不可变的,也就是说通过此方法,值类型要经过装箱操作,而这是比较影响效率的。

而对于值类型来说,我推荐使用最后一种判等函数,即重载运算符==函数,其大致形式如下:
public static bool operator == ( KeyData left, KeyData right );

对于一个值类型而言,其的大致形式应该如下:
[align=left] public struct KeyData[/align]
[align=left] {[/align]
[align=left] private int nData;[/align]
[align=left] public int Data[/align]
[align=left] {[/align]
[align=left] get{ return nData;}[/align]
[align=left] set{ nData = value; }[/align]
[align=left] }[/align]
[align=left] [/align]
[align=left] public static bool operator == ( KeyData left, KeyData right )[/align]
[align=left] {[/align]
[align=left] return left.Data == right.Data;[/align]
[align=left] }[/align]
[align=left] [/align]
[align=left] public static bool operator != ( KeyData left, KeyData right )[/align]
[align=left] {[/align]
[align=left] return left.Data != right.Data;[/align]
[align=left] }[/align]
[align=left] }[/align]

由于==操作与!=操作要同步定义,所以在定义==重载函数的时候,也要定义!=重载函数。这也是.Net在判等操作保持一致性。那么对于最后一个判等函数,这种重载运算符的方法并不适合引用类型。这就是.Net经常现象,去判断两个引用类型,不要用==,而要用某个对象的Equals函数。所以在编写自己类型的时候,要保留这种风格。

那么对于以上介绍的四种判等函数,会产生如下类似的对比表格。

[align=center]操作结果取决于[/align]
[align=center]适用范围[/align]
[align=center]建议[/align]
[align=center]Object.ReferenceEquals[/align]
两个参数对象是否属于同一个引用
[align=center]引用类型[/align]
不要用它来判断值类型数据
[align=center]Object.Equals[/align]
参数类型自身的判等函数
[align=center]无限制[/align]
考虑装箱操作对值类型数据产生的影响
[align=center]类型的Equals[/align]
类型重载函数
[align=center]无限制[/align]
考虑装箱操作对值类型数据产生的影响
[align=center]类型的==重载[/align]
类型重载函数
[align=center]无限制[/align]
不要在引用类型中重载此运算符
那么在编写类型判等函数的时候,要注意些什么呢,给出如下几点建议。
首先,要判断当前定义的类型是否具有判等的意义;
其次,定义类型的判等函数要满足等价规则;
最后一点,值类型最好不要重载定义Equals函数,而引用类型最好不要重载定义==操作符。

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对于string这个引用类型是非常特殊一个引用类型。
它有两点特殊的地方。
第一点对象分配的特殊。
例如你所说的现象,
string str1 = "abcd";
string str2 = "abcd";
那么.net在分配string类型的时候,先查看当前string类型列表是否有相同的,如果有的话,直接返回其的引用,否则重新分配。

第二点对象引用操作的特殊,可以说不同于真正意义上的引用操作。
例如:
string str1 = "abcd";
string str2 = str1;
str2 = "efgh";// str1 is still "abcd" here
当对于一个新的string类型是原有对象引用的时候,这点和一般的引用类型一样,但是当新的对象发生变化的时候,要重新分配一个新的地方,然后修改对象指向。

因此对于string操作的时候,尤其发生变化的时候,会显得比较慢,因为其牵扯到内存地址的变化。
对于数据量比较大的字符操作时候,使用StringBuilder来说效率会提升很高。
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