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C#中实现值相等(Value Equality)的详细步骤

2026-01-12 08:59:53 作者：无风听海

在 C# 中,相等并不是一个简单的问题,很多开发者认为重写 Equals 就够了,但在真实系统中,错误或不完整的相等实现会导致一些bug,本文将从底层机制出发,给出标准、完整、可复用的值相等实现步骤,需要的朋友可以参考下

一、为什么“值相等”是一个需要认真对待的问题

在 C# 中，相等并不是一个简单的问题。
很多开发者认为重写 Equals 就够了，但在真实系统中，错误或不完整的相等实现会导致：

Dictionary / HashSet 行为异常
对象“看起来相等”，但集合中却当作不相等
==、Equals、Contains 行为不一致
隐蔽而难以排查的 Bug

这背后的原因在于：

.NET 的相等语义是一个由多个方法和接口共同构成的协作体系，而不是单一方法。

本文将从底层机制出发，给出标准、完整、可复用的实现步骤。

二、相等的两种语义：引用相等 vs 值相等

在 .NET 中，存在两种本质不同的“相等”：

1. 引用相等（Reference Equality）

object.ReferenceEquals(a, b)

判断两个变量是否指向同一对象实例
类（reference type）的默认行为

2. 值相等（Value Equality）

判断两个对象的数据内容是否相同
由开发者显式定义和实现

var a = new Person("Tom", 18);
var b = new Person("Tom", 18);

ReferenceEquals(a, b); // false
a.Equals(b);           // true（如果实现了值相等）

三、.NET 相等体系的整体结构

实现值相等，必须理解以下四个关键成员的职责分工：

成员	角色
`IEquatable<T>.Equals(T)`	类型安全、性能最优的相等判断
`object.Equals(object)`	所有 .NET API 的统一入口
`GetHashCode()`	哈希集合的基础
`== / !=` 运算符	语法层面的相等判断（可选）

一个正确的值相等实现，必须保证这些成员在语义上一致。

四、类（引用类型）实现值相等的标准步骤

以下步骤适用于绝大多数引用类型（class）。

Step 1：明确“相等”的语义（设计阶段）

首先必须回答一个设计问题：

哪些字段决定两个对象在业务语义上是“相等”的？

例如：

Person 相等 ⇔ Name 和 Age 都相等

这一步没有代码，但至关重要。

Step 2：实现IEquatable<T>.Equals(T other)（核心步骤）

public sealed class Person : IEquatable<Person>
{
    public string Name { get; }
    public int Age { get; }

    public bool Equals(Person other)
    {
        if (other is null) return false;
        return Name == other.Name && Age == other.Age;
    }
}

为什么这是核心？

泛型集合（HashSet<T>、Dictionary<TKey, TValue>）优先调用它
避免装箱（boxing），性能优于 object.Equals
提供类型安全的比较语义

IEquatable<T> 是值相等的主入口。

Step 3：重写object.Equals(object obj)（必须）

public override bool Equals(object obj)
{
    return Equals(obj as Person);
}

为什么必须？

大量 .NET API 只接受 object
object.Equals(a, b)、非泛型集合依赖它
保证所有调用路径的相等逻辑一致

规范要求：

Equals(object) 必须委托给 Equals(T)，而不是重复实现逻辑。

Step 4：重写GetHashCode()（必须）

public override int GetHashCode()
{
    return HashCode.Combine(Name, Age);
}

必须遵守的核心约束

如果 a.Equals(b) 为 true，
那么 a.GetHashCode() 必须等于 b.GetHashCode()。

否则：

HashSet<T> 会包含重复元素
Dictionary<TKey, TValue> 无法正确查找 key

实践建议

使用参与相等比较的字段
避免使用可变字段
不要依赖 string.GetHashCode() 的持久性

Step 5（可选但推荐）：重载== / !=运算符

public static bool operator ==(Person left, Person right)
{
    return object.Equals(left, right);
}

public static bool operator !=(Person left, Person right)
{
    return !object.Equals(left, right);
}

说明

默认情况下，类的 == 比较的是引用
重载后可使 == 与值相等语义一致
object.Equals 已处理所有 null 情况，是最安全的写法

五、完整标准实现模板

public sealed class Person : IEquatable<Person>
{
    public string Name { get; }
    public int Age { get; }

    public Person(string name, int age)
    {
        Name = name;
        Age = age;
    }

    public bool Equals(Person other)
    {
        if (other is null) return false;
        return Name == other.Name && Age == other.Age;
    }

    public override bool Equals(object obj)
        => Equals(obj as Person);

    public override int GetHashCode()
        => HashCode.Combine(Name, Age);

    public static bool operator ==(Person left, Person right)
        => object.Equals(left, right);

    public static bool operator !=(Person left, Person right)
        => !object.Equals(left, right);
}

六、结构体（值类型）的补充说明

struct 默认按字段比较，但使用反射，性能较低
推荐同样实现 IEquatable<T>：

public struct Point : IEquatable<Point>
{
    public int X;
    public int Y;

    public bool Equals(Point other)
        => X == other.X && Y == other.Y;

    public override bool Equals(object obj)
        => obj is Point p && Equals(p);

    public override int GetHashCode()
        => HashCode.Combine(X, Y);
}

七、record：值相等的语言级支持（C# 9+）

public record Person(string Name, int Age);

编译器自动生成：

IEquatable<T>
Equals(object)
GetHashCode
== / !=
不可变设计

对于值对象（Value Object），record 是首选方案。

八、常见错误总结

只实现 IEquatable<T>，不重写 Equals(object)
重写 Equals，但忘记 GetHashCode
== 与 Equals 语义不一致
在 GetHashCode 中使用可变字段
在 == 中直接调用 left.Equals(right)

九、结论

在 C# 中，实现值相等不是“重写一个方法”，
而是一个需要遵循明确步骤和约束的完整设计。

标准流程可以总结为：

明确定义相等语义
实现 IEquatable<T>.Equals(T)
重写 object.Equals(object)
重写 GetHashCode()
（可选）重载 == / !=

这套实现，才能在语言层、集合层和框架层都保持一致、可靠的行为。

以上就是C#中实现值相等(Value Equality)的详细步骤的详细内容，更多关于C#实现值相等Value Equality的资料请关注脚本之家其它相关文章！