c# 自定义值类型一定不要忘了重写Equals，否则性能和空间双双堪忧-C#/.NET开发

这篇文章主要介绍了c# 自定义值类型一定不要忘了重写Equals,帮助大家提高c# 程序的性能，感兴趣的朋友可以了解下

一：背景

1. 讲故事

曾今在项目中发现有同事自定义结构体的时候，居然没有重写Equals方法，比如下面这段代码：


  static void Main(string[] args)
  {
    var list = Enumerable.Range(0, 1000).Select(m => new Point(m, m)).ToList();
    var item = list.FirstOrDefault(m => m.Equals(new Point(int.MaxValue, int.MaxValue)));
    Console.ReadLine();
  }

  public struct Point
  {
    public int x;
    public int y;

    public Point(int x, int y)
    {
      this.x = x;
      this.y = y;
    }
  }

这代码貌似也没啥什么问题，好像大家平时也是这么写，没关系，有没有问题，跑一下再用windbg看一下。

二: 探究默认的Equals实现

1. 寻找ValueType的Equals实现

为什么会这样呢？我们知道equals是继承自ValueType的，所以把 ValueType 翻出来看看便知：


  public abstract class ValueType
  {
    public override bool Equals(object obj)
    {
      if (CanCompareBits(this)) {return FastEqualsCheck(this, obj);}
      FieldInfo[] fields = runtimeType.GetFields(BindingFlags.Instance | BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic);
      for (int i = 0; i < fields.Length; i++)
      {
        object obj2 = ((RtFieldInfo)fields[i]).UnsafeGetValue(this);
        object obj3 = ((RtFieldInfo)fields[i]).UnsafeGetValue(obj);
        ...
      }
      return true;
    }
  }

从上面代码中可以看出有如下三点信息：

<1> 通用的 equals 方法接收object类型，参数装箱一次。

<2> CanCompareBits,FastEqualsCheck 都是采用object类型，this也需要装箱一次。


    public bool Equals(Point other)
    {
      return this.x == other.x && this.y == other.y;
    }

三：真的解决问题了吗？

1. 遇到问题

很多时候我们会定义各种泛型类，在泛型操作中通常会涉及到T之间的 equals, 比如下面我设计的一段代码，为了方便,我把Point的默认Equals也重写一下。


  class Program
  {
    static void Main(string[] args)
    {

      var p1 = new Point(1, 1);
      var p2 = new Point(1, 1);

      TProxy<Point> proxy = new TProxy<Point>() { Instance = p1 };

      Console.WriteLine($"p1==p2 {proxy.IsEquals(p2)}");
      Console.ReadLine();
    }
  }

  public struct Point
  {
    public int x;
    public int y;

    public Point(int x, int y)
    {
      this.x = x;
      this.y = y;
    }

    public override bool Equals(object obj)
    {
      Console.WriteLine("我是通用的Equals");
      return base.Equals(obj);
    }

    public bool Equals(Point other)
    {
      Console.WriteLine("我是自定义的Equals");
      return this.x == other.x && this.y == other.y;
    }
  }

  public class TProxy<T>
  {
    public T Instance { get; set; }

    public bool IsEquals(T obj)
    {
      var b = Instance.Equals(obj);

      return b;
    }
  }


public struct Int32 : IComparable, IFormattable, IConvertible, IComparable<int>, IEquatable<int>
{
 	public override bool Equals(object obj)
	{
		if (!(obj is int))
		{
			return false;
		}
		return this == (int)obj;
	}

  public bool Equals(int obj)
	{
		return this == obj;
	}
}

我去，还是int🐮👃，貌似我的Point就比int少了接口实现，问题应该就出在这里，而且最后一个泛型接口IEquatable<int>特别显眼，看下定义：


public interface IEquatable<T>
{
	bool Equals(T other);
}

这个泛型接口也仅仅只有一个equals方法，不过灵感告诉我，貌似。。。也许。。。应该。。。就是这个泛型的equals是用来解决泛型情况下的equals比较。

3. 补上 IEquatable 接口

有了这个思路，我也跟FCL学，让Point实现 IEquatable<T>接口,然后在TProxy<T>代理类中约束下必须实现IEquatable<T>，修改代码如下：


  public struct Point : IEquatable<Point> { ... }
  public class TProxy<T> where T: IEquatable<T> { ... }

然后将程序跑起来，如下图：


public class List<T> : IList<T>, ICollection<T>, IEnumerable<T>, IEnumerable, IList, ICollection, IReadOnlyList<T>, IReadOnlyCollection<T>
{}

然后我继续模仿List，把 TProxy<T> 上的T约束去掉，结果就出问题了，又回到了通用Equals。


  var list = Enumerable.Range(0, 1000).Select(m => new Point(m, m)).ToList();
  var item = list.Contains(new Point(int.MaxValue, int.MaxValue));

---------- outout ---------------
我是自定义的Equals
我是自定义的Equals
我是自定义的Equals
...

我也是太好奇了，翻看下 Contains 的源码，简化后实现如下。


public bool Contains(T item)
{
  ...
	EqualityComparer<T> @default = EqualityComparer<T>.Default;
	for (int j = 0; j < _size; j++)
	{
		if (@default.Equals(_items[j], item)) {return true;}
	}
	return false;
}

原来List是在进行 equals比较之前，自己构建了一个泛型比较器EqualityComparer<T>，🐮👃，然后继续追一下代码。

四：总结