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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。
0:000> !dumpheap -stat
Statistics:
MT Count TotalSize Class Name
00007ff8826fba20 10 16592 ConsoleApp6.Point[]
00007ff8e0055e70 6 35448 System.Object[]
00007ff8826f5b50 2000 48000 ConsoleApp6.Point
0:000> !dumpheap -mt 00007ff8826f5b50
Address MT Size
0000020d00006fe0 00007ff8826f5b50 24
0:000> !do 0000020d00006fe0
Name: ConsoleApp6.Point
Fields:
MT Field Offset Type VT Attr Value Name
00007ff8e00585a0 4000001 8 System.Int32 1 instance 0 x
00007ff8e00585a0 4000002 c System.Int32 1 instance 0 y
从上面的输出不知道你看出问题了没有？托管堆上居然有 2000 个 Point，而且还可以用 !do 打出来，说明这些都是引用类型。。。这些引用类型哪里来的？看代码应该是 equals 比较时产生的，一次比较就有 2 个 point 被装箱放到托管堆上，这下惨了，，，而且大家应该知道引用对象本身还有(8+8) byte 自带开销，这在时间和空间上都是巨大的浪费呀。。。
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。
<3> 有两种比较方式，要么采用 FastEqualsCheck 比较，要么采用 反射 比较，我去 …. 反射就玩大了。
综合来看确实没毛病，equals 会把比较的两个对象都进行装箱。
2. 改进方案
问题找到了，解决起来就简单了，不走这个通用的 equals 不就行啦，我自定义一个 equals 方法，然后跑一下代码。
public bool Equals(Point other)
{return this.x == other.x && this.y == other.y;}
可以看到走了我的自定义的 Equals，??。貌似问题就这样简单粗暴的解决了，真开心，打脸时刻开始。。。
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;
}
}
从输出结果看，还是走了通用的 equals 方法，这就尴尬了，为什么会这样呢？
2. 从 FCL 的值类型实现上寻找问题
有时候苦思冥想找不出问题，突然灵光一现，FCL 中不也有一些自定义值类型吗？比如 int,long,decimal，何不看它们是怎么实现的，寻找寻找灵感, 对吧。。。说干就干，把 int32 源码翻出来。
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<T> 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：
??，虽然是成功了，但有一个地方让我不是很舒服，就是上面的第二行代码，在 TProxy<T> 处约束了 T，因为我翻看List 的实现也没做这样的泛型约束呀，可能有点强迫症吧，贴一下代码给大家看看。
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。
4. 从 List 的 Contains 源码中寻找答案
好奇心再次驱使我寻找 List 中是如何做到的，为了能看到 List 中原生方法，修改代码如下，从 Contains 方法入手。
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。
因为这里的 runtimeType 实现了 IEquatable<T> 接口，所以代码返回了一个泛型比较器：GenericEqualityComparer<T>，然后我们继续查看这个泛型比较器是咋样的。
从图中可以看到最终还是对 T 进行了 IEquatable<T> 约束，不过这里给提取出来了，还是挺厉害的，然后我也学的模仿一下：
可以看到也走了我的自定义实现，两种方式大家都可以用哈???。
最后要注意一点的是，当你重写了 Equals 之后，编译器会告知你最好也把 GetHashCode重写一下，只是建议，如果看不惯这个提示，尽可能自定义 GetHashCode 方法让 hashcode 分布的均匀一点。
四：总结
一定要实现自定义值类型的 Equals方法，人家的 Equals方法是用来兜底的，一次比较两次装箱，对你的程序可是双杀哦???。