==運(yùn)算符與基元類型

我們分別用兩種方式比較兩個(gè)整數(shù)，第一個(gè)使用的是Equals(int)方法，每二個(gè)使用的是==運(yùn)算符：

class Program
{
    static void Main(String[] args)
    {
        int num1 = 5;
        int num2 = 5;

        Console.WriteLine(num1.Equals(num2));
        Console.WriteLine(num1 == num2);
    }
}

運(yùn)行上面的示例，兩個(gè)語句出的結(jié)果均為true。我們通過ildasm.exe工具進(jìn)行反編譯，查看IL代碼，了解底層是如何執(zhí)行的。

如果您以前從來沒有接觸過IL指令，不過沒關(guān)系，在這里您不需要理解所有的指令，我們只是想了解這兩個(gè)比較方式的差異。

您可以看到這樣一行代碼：

IL_0008:  call       instance bool [mscorlib]System.Int32::Equals(int32)

在這里調(diào)用的是int類型Equals(Int32)方法(該方法是IEquatable<Int>接口的實(shí)現(xiàn))。

現(xiàn)在再來看看使用==運(yùn)算符比較生成的IL指令：

IL_0015:  ceq

您可以看到，==運(yùn)行符使用的是ceq指令，它是使用CPU寄存器來比較兩個(gè)值。C#==運(yùn)算符底層機(jī)制是使用ceq指令對(duì)基元類型進(jìn)行比較，而不是調(diào)用Equals方法。

==運(yùn)算符與引用類型

修改上面的示例代碼，將int類型改為引用類型，編譯后通過ildasm.exe工具反編譯查看IL代碼。

class Program
{
    static void Main(String[] args)
    {
        Person p1 = new Person();
        p1.Name = "Person1";

        Person p2 = new Person();
        p2.Name = "Person1";

        Console.WriteLine(p1.Equals(p2));
        Console.WriteLine(p1 == p2);
    }
}

上述C#代碼的IL代碼如下所示：

我們看到p1.Equals(p2)代碼，它是通過調(diào)用Object.Equals(Object)虛方法來比較相等，這是在意料之中的事情；現(xiàn)在我們來看==運(yùn)算符生成的IL代碼，與基元類型一致，使用的也是ceq指令。

==運(yùn)算符與String類型

接來下來看String類型的例子：

class Program
{
    static void Main(String[] args)
    {
        string s1 = "Sweet";
        string s2 = String.Copy(s1);

        Console.WriteLine(ReferenceEquals(s1, s2));
        Console.WriteLine(s1 == s2);
        Console.WriteLine(s1.Equals(s2));
    }
}

上面的代碼與我們以前看過的非常相似，但是這次我們使用String類型的變量。我們建一個(gè)字符串，并付給s1變量，在下一行代碼我們創(chuàng)建這個(gè)字符串的副本，并付給另一個(gè)變量名稱s2。

運(yùn)行上面的代碼，在控制臺(tái)輸出的結(jié)果如下：

您可以看到ReferenceEquals返回false，這意味著這兩個(gè)變量是不同的實(shí)例，但是==運(yùn)算符和Equals方法返回的均是true。在String類型中，==運(yùn)算符執(zhí)行的結(jié)果與Equals執(zhí)行的結(jié)果一樣。

同樣我們使用過ildasm.exe工具反編譯查看生成IL代碼。

在這里我們沒有看到ceq指令，對(duì)String類型使用==運(yùn)算符判斷相等時(shí)，調(diào)用的是一個(gè)op_equality(string,string)的新方法，該方法需要兩個(gè)String類型的參數(shù)，那么它到底是什么呢？

答案是String類型提供了==運(yùn)算符的重載。在C#中，當(dāng)我們定義一個(gè)類型時(shí)，我們可以重載該類型的==運(yùn)算符；例如，對(duì)于以前的例子中我們實(shí)現(xiàn)的Person類，如果我們?yōu)樗剌d==運(yùn)算符，大致的代碼如下：

public class Person
{

    public string Name { get; set; }

    public static bool operator ==(Person p1, Person p2)
    {
        // 注意這里不能使用==，否則會(huì)導(dǎo)致StackOverflowException
        if (ReferenceEquals(p1, p2))
            return true;

        if (ReferenceEquals(p1, null) || ReferenceEquals(p2, null))
            return false;

          return p1.Name == p2.Name;
    }

    public static bool operator !=(Person p1, Person p2)
    {
        return !(p1 == p2);
    }
}

上面的代碼很簡(jiǎn)單，我們實(shí)現(xiàn)了==運(yùn)算符重載，這是一個(gè)靜態(tài)方法，但這里要注意的是，方法的名稱是perator==，與靜態(tài)方法的相似性；事實(shí)上，它們會(huì)被由編譯器成一個(gè)名稱為op_Equality()的特殊靜態(tài)方法。

為了使用事情更加清楚，我們查看微軟實(shí)現(xiàn)的String類型。

在上面的截圖中，我們可以看到，有兩個(gè)運(yùn)算符的重載，一個(gè)用于相等，另一個(gè)是不等式運(yùn)算符，其運(yùn)算方式完全相同，但是否定等于運(yùn)算符輸出。需要注意的一點(diǎn)是，如果您想重載一個(gè)類型的==運(yùn)行符的實(shí)現(xiàn)，那么您還需要重載！=操作符的實(shí)現(xiàn)，否則編譯會(huì)報(bào)錯(cuò)。

==運(yùn)算符與值類型

在演示值類型的示例前，我們先將Person類型從引用類型改為值類型，Person定義如下：

public struct Person
{
    public string Name { get; set; }

    public Person(string name)
    {
        Name = name;
    }

    public override string ToString()
    {

        return Name;
    }
}

我們將示例代碼改為如下：

class Program
 {
     static void Main(String[] args)
     {
         Person p1 = new Person("Person1");
         Person p2 = new Person("Person2");

         Console.WriteLine(p1.Equals(p2));
         Console.WriteLine(p1 == p2);
     }
 }

當(dāng)我們?cè)趪L試編譯上述代碼時(shí)，VS將提示如下錯(cuò)誤：

根據(jù)錯(cuò)誤提示，我們需要實(shí)現(xiàn)Person結(jié)構(gòu)體的==運(yùn)算符重載，重載的語句如下（忽略具體的邏輯）：

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

當(dāng)添加上面代碼后，重新編譯程序，通過ildasm.exe工具反編譯查看IL代碼，發(fā)現(xiàn)值類型==運(yùn)算符調(diào)用也是op_Equality方法。

關(guān)于值類型，我們還需要說明一個(gè)問題，在不重寫Equals(object)方法時(shí)，該方法實(shí)現(xiàn)的原理是通過反射遍歷所有字段并檢查每個(gè)字段的相等性，關(guān)于這一點(diǎn)，我們不演示；對(duì)于值類型，最好重寫該方法。

==運(yùn)算符與泛型

我們編寫另一段示例代碼，聲明兩個(gè)String類型變量，通過4種不同的方式比較運(yùn)算：

public class Program
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        string str = "Sweet";
        string str1 = string.Copy(str);

        Console.WriteLine(ReferenceEquals(str, str1));
        Console.WriteLine(str.Equals(str1));
        Console.WriteLine(str == str1);
        Console.WriteLine(object.Equals(str, str1));
    }
}

輸出的結(jié)果如下：

首先，我們使用ReferenceEquals方法判斷兩個(gè)String變量都引用相同，接下來我們?cè)偈褂脤?shí)例方法Equals(string)，在第三行，我們使用==運(yùn)算符，最后，我們使用靜態(tài)方法Object.quals(object,object)（該方法最終調(diào)用的是String類型重寫的Object.Equals(object)方法）。我們得到結(jié)論是：

ReferenceEquals方法返回false，因?yàn)樗鼈儾皇峭粋€(gè)對(duì)象的引用；String類型的Equals(string)方法返回也是true，因?yàn)閮蓚€(gè)String類型是相同的（即相同的序列或字符）；==運(yùn)算符也將返回true，因?yàn)檫@兩個(gè)String類型的值相同的；虛方法Object.Equals也將返回true，這是因?yàn)樵?code>String類型重寫了方法，判斷的是String是否值相同。

現(xiàn)在我們來修改一下這個(gè)代碼，將String類型改為Object類型：

public class Program
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        object str = "Sweet";
        object str1 = string.Copy((string)str);

        Console.WriteLine(ReferenceEquals(str, str1));
        Console.WriteLine(str.Equals(str1));
        Console.WriteLine(str == str1);
        Console.WriteLine(object.Equals(str, str1));
    }
}

運(yùn)行的結(jié)果如下：

第三種方法返回的結(jié)果與修改之前不一致，==運(yùn)算符返回的結(jié)果是false，這是為什么呢？

這是因?yàn)?=運(yùn)算符實(shí)際上是一個(gè)靜態(tài)的方法，對(duì)一非虛方法，在編譯時(shí)就已經(jīng)決定用調(diào)用的是哪一個(gè)方法。在上面的例子中，引用類型使用的是ceq指令，而String類型調(diào)用是靜態(tài)的op_Equality方法；這兩個(gè)實(shí)例不是同一個(gè)對(duì)象的引用，所以ceq指令執(zhí)行后的結(jié)果是false。

再來說一下==運(yùn)算符與泛型的問題，我們創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的方法，通過泛型方法判斷兩個(gè)泛型參數(shù)是否相等并在控制臺(tái)上打印出結(jié)果：

static void Equals<T>(T a, T b)
{
    Console.WriteLine(a == b);
}

但是當(dāng)我們編譯這段代碼時(shí)，VS提示如下錯(cuò)誤：

上面顯示的錯(cuò)誤很簡(jiǎn)單，不能使用==運(yùn)算符比較兩個(gè)泛型T。因?yàn)門可以是任何類型，它可以是引用類型、值類型，不能提供==運(yùn)算符的具體實(shí)現(xiàn)。

如果像下面這樣修改一下代碼：

static void Equals<T>(T a, T b) where T : class
{
    Console.WriteLine(a == b);
}

當(dāng)我們將泛型類型T改為引用類型，能成功編譯；修改Main方法中的代碼，創(chuàng)建兩個(gè)相同的String類型，和以前的例子一樣：

public class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        string str = "Sweet";
        string str1 = string.Copy(str);

        Equals(str, str1);
    }

    static void Equals<T>(T a, T b) where T : class
    {
        Console.WriteLine(a == b);
    }
}

輸出的結(jié)果如下：

結(jié)果與您預(yù)期的結(jié)果不一樣吧，我們期待的結(jié)果是true，輸出的結(jié)果是false。不過仔細(xì)思考一下，也許會(huì)找到答案，因?yàn)榉盒偷募s束是引用類型，==運(yùn)算符對(duì)于引用類型使用的是引用相等，IL代碼可以證明這一點(diǎn)：

如果我們泛型方法中的==運(yùn)算符改為使用Equals方法，代碼如下：

static void Equals<T>(T a, T b)
{
    Console.WriteLine(object.Equals(a, b));
}

我們改用Equals，也可以去掉class約束；如果我們?cè)俅芜\(yùn)行代碼，控制臺(tái)打印的結(jié)果與我們預(yù)期的一致，這是因?yàn)檎{(diào)用是虛方法object.Equals(object)重寫之后的實(shí)現(xiàn)。

但是其它的問題來了，如果對(duì)于值類型，這里就會(huì)產(chǎn)生裝箱，有沒有解決的辦法呢？關(guān)于這一點(diǎn)，我們直接給出答案，有時(shí)間專門來討論這個(gè)問題。

將比較的值類型實(shí)現(xiàn)IEquatable<T>接口，并將比較的代碼改為如下,這樣可以避免裝箱(關(guān)于這一點(diǎn)，可以參考博客：http://www.dbjr.com.cn/article/238142.htm)：

static void Equals<T>(T a, T b)
{
    Console.WriteLine(EqualityComparer<T>.Default.Equals(a, b));
}

總結(jié)

對(duì)于基元類型==運(yùn)算符的底層機(jī)制使用的是ceq指令，通過CPU寄存器進(jìn)行比較；

對(duì)于引用類型==運(yùn)算符，它也使用的ceq指令來比較內(nèi)存地址；

對(duì)于重載==運(yùn)算符的類型，實(shí)際上調(diào)用的是op_equality這個(gè)特殊的方法；

盡量保證==操作符重載和Object.Equals(Object)虛方法的寫返回的是相同的結(jié)果；

對(duì)于值類型，Equals方法默認(rèn)是通過反射遍歷所有字段并檢查每個(gè)字段的相等性，為了提高性能，我們需要重寫該方法；

值類型默認(rèn)情況下不能使用==運(yùn)算符，需要實(shí)現(xiàn)==運(yùn)算符的重載；

由于==運(yùn)算符重載實(shí)現(xiàn)實(shí)際上是一個(gè)靜態(tài)的方法，在泛型類或方法中使用時(shí)與實(shí)際的結(jié)果可能存在差別，使用Equals方法可以避免這個(gè)問題。

到此這篇關(guān)于C#中的==運(yùn)算符用法講解的文章就介紹到這了。希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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