浅析c#中==操作符和equals方法

　　在之前的文章中，我们讲到了使用C#中提供的Object类的虚Equals方法来判断Equality，但实际上它还提供了另外一种判断Equality的方法，那就是使用==运算符。许多童鞋也许会想当然的认为==不过是Equals方法的语法糖而已，然而事实却并非如此。尽管从实现上来说，它给出的判定结果往往和Object.Equals方法一致，但这不是必须的，因为两者的实现机制完全相同。下面就让我们看看两者的区别。

1、==和基元类型

　　让我们首先从最基础的基元类型，如int、float、double等开始，看看==是如何对他们进行相等性测试的。

class Program
{
    static void Main(String[] args)
    {
        int number1 = 9;
        int number2 = 9;

        Console.WriteLine(number1.Equals(number2));
        Console.WriteLine(number1 == number2);

        Console.Read();
    }
}

 　　上面的代码中，我们比较两个整数的相等性，其中用到了两种比较方式，第一种调用Int32类型对Object.Equals方法的重载版本，第二种调用==运算符。两种比较方法的结果都显示true，似乎两者的实现机制都是调用的Equals方法进行比较一样。下面让我们使用ildasm.exe实用程序来验证一下这个猜想是否正确吧。 

　　上面这条IL语句对应于源码中的第一个比较方式，可以看到它是通过调用Object.Equals实现的，该方法的定义位于System.Int32类型中，并且是实现了IEquatable<int>接口。

　　下面来看==操作符对应的IL语句。 　　 

 

　　可以看到，==操作符生成的IL并没有调用Object.Equals，而是生成了一条ceq指令，该指令的作用是比较加载到栈上的两个值并且是通过CPU寄存器进行相等性比较的。

　　总结：对于基元类型的相等性判断而言，C#中==操作符是通过ceq指令实现的，而非Object.Equals方法。

2、==和引用类型

　　接下来让我们看下==如何对引用类型进行相等性判定。

static void Main(string[] args)
        {
            Customer C1 = new Customer();
            C1.FirstName = "Si";
            C1.LastName = "Li";
            Customer C2 = new Customer();
            C2.FirstName = "Si";
            C2.LastName = "LI";
            Console.WriteLine(C1.Equals(C2));
　　　　　　　Console.WriteLine(C1==C2);
            Console.Read();
        }
        public class Customer
        {
            public string FirstName { get; set; }
            public string LastName { get; set; }
        } 

 

　　运行上面的代码，结果会显示两个False。这不由得让我们猜测：==运算符和Equals方法一样，也是作引用相等性判定，而不是值相等性判定。接下来让我们通过ildasm.exe查看IL代码确认一下。

　　可以看到，对于C1.Equals(C2)而言，它生成的IL代码，调用的是Object.Equals方法，由于没有重载，故默认进行引用相等性测试。而对于C1==C2，它对于生成的IL代码，仅是一条ceq指令，这里用来判定引用相等性。

　　也许有童鞋好奇==是如何作引用相等性判定的。这是因为引用类型的变量持有的是同类型的实例对象的内存地址，而内存地址不过是一个数字，因此可以用ceq判等性测试，就像对整数类型的判等测试一样。

　　总结：对于引用类型的判等而言，==操作符是通过ceq指令比较内存地址来实现的。

3、==和String类型

　　同上，还是通过一段简单的代码测试==如何对String类型作相等性测试。

class Program
{ 
    static void Main(String[] args)
    { 
        string str1 =  "hello";
        string str2 = String.Copy(str1);
 
        Console.WriteLine(ReferenceEquals(str1, str2));
        Console.WriteLine(str1 == str2);
        Console.WriteLine(str1.Equals(str2));
            
        Console.Read(); 
    } 
}

 　　测试以上代码，结果显示：False True True。答案已经很明朗了，==操作符对String类型作值相等性测试。下面通过IL代码揭秘一下==的运行机制。

　　从以上的IL代码片段中，我们并未发现ceq指令，而是调用了一个op_equality(string, string)方法。那么该方法是如何产生的呢？实际上，这是由于String类重载了==运算符导致的。在C#中，如果重载了==运算符，那么编译器就会编译生成一个static方法，名字为op_equality。

　　若在VS中通过导航到定义来查看String类的源代码，会发现String类实现了两个运算符重载方法，一个是相等性测试，另一个是不等性测试。

　　当我们为自己的类型重载==操作符的实现时，应该牢记一点：为了通过编译，应为==和!=同时提供重载实现。

　　总结：

　　1、通过上面的学习，我们知道对于引用类型，==操作符会以下面两种方式之一进行判等测试。

• • 若存在==的重载实现，那么编译器将把它编译为一个static方法。
  • 若不存在==的重载实现，编译器将它编译为一条ceq指令，比较内存地址。

　   2、当我们更改一个类型的判等逻辑时，应该同时为Equals方法和==提供实现，并且应保证两者的比较结果一致，否则，使用该类型的开发人员将感到困惑。

　4、==和值类型

　　通过上面的学习，我们已经晓得==如何对基元类型和引用类型作判等测试。但还未提及非基元值类型，下面让我们看看==操作符如何

　　还是以上面提到的Customer类为例，只是这次我们将它变更为struct。代码如下：

static void Main(string[] args)
        {
            Customer C1 = new Customer();
            C1.FirstName = "Si";
            C1.LastName = "Li";
            Customer C2 = new Customer();
            C2.FirstName = "Si";
            C2.LastName = "LI";
            Console.WriteLine(C1.Equals(C2));
　　　　Console.WriteLine(C1==C2);
            Console.Read();
        }
        public struct Customer
        {
            public string FirstName { get; set; }
            public string LastName { get; set; }
        } 

　　若运行上面的程序，会产生如下的编译错误：

　　该错误清楚地向我们指明：不存在用于非基元值类型的重载==操作符。若要使用==进行判等，必须由我们提供。现在让我们在Customer结构的定义中添加以下代码：

 public static bool operator ==(Customer p1, Customer p2)
        {
        }

 　　此时，Main方法中的代码就不会产生编译错误了，但是该程序仍不能编译通过，因为operator ==方法的返回值类型为bool，而我们并没有提供任何返回值。但这并不重要，我们仅仅在这里探讨了应为非基元值类型提供==操作符的重载实现，具体的实现代码根据自己的业务需求填充就行了。

5、总结

　　下面让我们来总结一下==和Equals方法对各种类型进行判等性测试的逻辑：

• 对于基元类型，比如int, float, long, bool等，两者均比较值，故比较结果一致。
• 对于大多数引用类型而言，==和Object.Equals方法均默认比较引用，但可以选择重载==和Equals方法，但为了不使该类型的使用者感到困惑，应同时overload或override两者，并使两者的判定结果保持一致。
• 对于非基元值类型而言，Object.Equals方法将通过反射进行值相等性测试，但它的性能低下，实践中最好override该方法以实现快速判等；而==操作符默认情况下不可用，若想用需自己实现。

　　由于==操作符比较简洁，因此在平常开发中更受喜爱，但它也存在缺陷，我将在下篇博文中进行介绍。