C#值类型、引用类型中的Equals和==的区别浅析

引言

最近一个朋友正在找工作，他说在笔试题中遇到Equals和==有什么区别的题，当时跟他说如果是值类型的，它们没有区别，如果是引用类型的有区别，但string类型除外。为了证实自己的说法，也研究了一下，以免误导别人，这里将研究结果总结一下，如果我有什么地方说的不对的地方，望指出。

相等性

在定义类或结构时，您将决定为类型创建值相等性（或等效性）的自定义定义是否有意义。 通常，当类型的对象预期要添加到某类集合时，或者当这些对象主要用于存储一组字段或属性时，您将实现值相等性。 您可以基于类型中所有字段和属性的比较来定义值相等性，也可以基于子集进行定义。 但在任何一种情况下，类和结构中的实现均应遵循五个等效性保证条件：

1.x.Equals(x) 返回 true. 。这称为自反属性。
2.x.Equals(y) 返回与 Equals(x) 相同的值。 这称为对称属性。
3.如果 (x.Equals(y) && y.Equals(z)) 返回 true，则 x.Equals(z) 返回 true。 这称为可传递属性。
4.只要不修改 x 和 y 所引用的对象，x.Equals(y) 的后续调用就返回相同的值。
5.x.Equals(null) 返回 false。 但是，null.Equals(null) 会引发异常；它不遵循上面的第二条规则。

您定义的任何结构已经具有它从 Object.Equals(Object) 方法的 System.ValueType 重写中继承的默认值相等性实现。 此实现使用反射来检查类型中的所有公共和非公共字段以及属性。 尽管此实现可生成正确的结果，但与您专门为类型编写的自定义实现相比，它的速度相对较慢。

类和结构的值相等性的实现详细信息不同。 但是，类和结构都需要相同的基础步骤来实现相等性：

重写 Object.Equals(Object)虚方法。 大多数情况下，您的 bool Equals( object obj ) 实现应只调入作为 System.IEquatable<T> 接口的实现的类型特定 Equals 方法。 （请参见步骤 2。）

通过提供类型特定的 Equals 方法实现 System.IEquatable<T> 接口。 实际的等效性比较将在此接口中执行。 例如，您可能决定通过仅比较类型中的一两个字段来定义相等性。 不要从 Equals 中引发异常。 仅适用于类：此方法应仅检查类中声明的字段。 它应调用 base.Equals 来检查基类中的字段。 （如果类型直接从 Object 中继承，则不要这样做，因为 Object.Equals(Object) 的 Object 实现会执行引用相等性检查。）

可选，但建议这样做：重载 == 和 != 运算符。

重写 Object.GetHashCode，使具有值相等性的两个对象生成相同的哈希代码。

可选：若要支持“大于”或“小于”定义，请为类型实现 IComparable<T> 接口，并同时重载 <= 和 >= 运算符。

——MSDN(http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/dd183755.aspx)这里将msdn的说法贴在此处，方便查看。

值类型

这里就以int类型的为代表进行分析，在分析之前先复习一下什么是重载？重载：简单的说就是一个类中的方法与另一个方法同名，但是参数列表个数或者类型或者返回值类型不同，则这两个方法构成重载。那么重载方法的调用规则是什么？那么先看下面的一段测试代码：

代码如下:

namespace Wolfy.EqualsDemo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int a =1, b = 1;
            Console.WriteLine(Add(a,b));
            Console.Read();
        }
        static int Add(object a, object b)
        {
            Console.WriteLine("调用了object类型参数列表的方法：");
            return (int)a + (int)b;
        }
        static int Add(int a, float b)
        {
            Console.WriteLine("调用了int,float类型参数列表的方法：");
            return a + (int)b;
        }
        static int Add(int a, int b)
        {
            Console.WriteLine("调用了int类型参数列表的方法：");
            return a + b;
        }
    }
}

测试结果：

说明根据传入实参的类型，优先匹配最相近的形参列表的方法。

那么我们将Add(int a ,int b)这个方法注释掉，那么会调用哪个方法？

为什么花费那么多口舌说明上面的问题，那么现在看一下Int32反编译的代码：

Int32有一个自己的Equals方法，有一个重写的Equals方法，如果两个int类型的值进行比较，Equals和==是一样的，因为它优先调用了下面的Equals方法，如果是下面的代码，则会选择重写的Equals方法。

代码如下:

static void Main(string[] args)
        {
            int a = 1;
            object b = 1;
            Console.WriteLine(a.Equals(b));
            Console.Read();
        }

可见，对于值类型的Equals和==是一样的。

引用类型

在类（引用类型）上，两种 Object.Equals(Object) 方法的默认实现均执行引用相等性比较，而不是值相等性检查。 当实施者重写虚方法时，目的是为了为其指定值相等性语义。
即使类不重载 == 和 != 运算符，也可以将这些运算符与类一起使用。 但是，默认行为是执行引用相等性检查。 在类中，如果您重载 Equals 方法，则应重载 == 和 != 运算符，但这并不是必需的。

——MSDN

测试代码：

代码如下:

static void Main(string[] args)
        {

Person p1 = new Person() { Name = "wolfy" };
            Person p2 = new Person() { Name = "wolfy" };
            Person p3 = p2;
            bool r1 = p1 == p2;
            bool r2 = p1.Equals(p2);
            bool r3 = p2 == p3;
            bool r4 = p2.Equals(p3);
            bool r5 = object.ReferenceEquals(p1, p2);
            bool r6 = object.Equals(p1,p2);
            bool r7 = object.ReferenceEquals(p2, p3);
            Console.WriteLine("==\t"+r1);
            Console.WriteLine("Equals\t"+r2);
            Console.WriteLine("p3=p2\t"+r3);
            Console.WriteLine("p2.Equals(p3)\t"+r4);
            Console.WriteLine("object.ReferenceEquals\t" + r5);
            Console.WriteLine("object.Equals(p1,p2)\t" + r6);
            Console.WriteLine("object.ReferenceEquals(p2, p3)\t" + r7);
            Console.Read();
        }

结果：

顺便反编译一下Equals和ReferenceEquals方法，看看他们的实现如何？

代码如下:

// object
 [__DynamicallyInvokable, TargetedPatchingOptOut("Performance critical to inline across NGen image boundaries")]
 public static bool Equals(object objA, object objB)
 {
     return objA == objB || (objA != null && objB != null && objA.Equals(objB));
 }

// object
[__DynamicallyInvokable, ReliabilityContract(Consistency.WillNotCorruptState, Cer.Success), TargetedPatchingOptOut("Performance critical to inline across NGen image boundaries")]
public static bool ReferenceEquals(object objA, object objB)
{
    return objA == objB;
}

通过上面的代码，我们可以得出这样的结论，引用类型中Equals和ReferenceEquals的行为是相同的，==与ReferenceEquals的行为也相同，但string除外。

对特殊应用类型string的相等性，遵循值类型的相等性。string类型的反编译后的Equals方法和==代码如下：

代码如下:

public override bool Equals(object obj)
        {
            if (this == null)
            {
                throw new NullReferenceException();
            }
            string text = obj as string;
            return text != null && (object.ReferenceEquals(this, obj) || (this.Length == text.Length && string.EqualsHelper(this, text)));
        }
        [__DynamicallyInvokable, ReliabilityContract(Consistency.WillNotCorruptState, Cer.MayFail), TargetedPatchingOptOut("Performance critical to inline across NGen image boundaries")]
        public bool Equals(string value)
        {
            if (this == null)
            {
                throw new NullReferenceException();
            }
            return value != null && (object.ReferenceEquals(this, value) || (this.Length == value.Length && string.EqualsHelper(this, value)));
        }
        [__DynamicallyInvokable, SecuritySafeCritical]
        public bool Equals(string value, StringComparison comparisonType)
        {
            if (comparisonType < StringComparison.CurrentCulture || comparisonType > StringComparison.OrdinalIgnoreCase)
            {
                throw new ArgumentException(Environment.GetResourceString("NotSupported_StringComparison"), "comparisonType");
            }
            if (this == value)
            {
                return true;
            }
            if (value == null)
            {
                return false;
            }
            switch (comparisonType)
            {
            case StringComparison.CurrentCulture:
                return CultureInfo.CurrentCulture.CompareInfo.Compare(this, value, CompareOptions.None) == 0;
            case StringComparison.CurrentCultureIgnoreCase:
                return CultureInfo.CurrentCulture.CompareInfo.Compare(this, value, CompareOptions.IgnoreCase) == 0;
            case StringComparison.InvariantCulture:
                return CultureInfo.InvariantCulture.CompareInfo.Compare(this, value, CompareOptions.None) == 0;
            case StringComparison.InvariantCultureIgnoreCase:
                return CultureInfo.InvariantCulture.CompareInfo.Compare(this, value, CompareOptions.IgnoreCase) == 0;
            case StringComparison.Ordinal:
                return this.Length == value.Length && string.EqualsHelper(this, value);
            case StringComparison.OrdinalIgnoreCase:
                if (this.Length != value.Length)
                {
                    return false;
                }
                if (this.IsAscii() && value.IsAscii())
                {
                    return string.CompareOrdinalIgnoreCaseHelper(this, value) == 0;
                }
                return TextInfo.CompareOrdinalIgnoreCase(this, value) == 0;
            default:
                throw new ArgumentException(Environment.GetResourceString("NotSupported_StringComparison"), "comparisonType");
            }
        }
        [__DynamicallyInvokable, TargetedPatchingOptOut("Performance critical to inline across NGen image boundaries")]
        public static bool Equals(string a, string b)
        {
            return a == b || (a != null && b != null && a.Length == b.Length && string.EqualsHelper(a, b));
        }
        [__DynamicallyInvokable, SecuritySafeCritical]
        public static bool Equals(string a, string b, StringComparison comparisonType)
        {
            if (comparisonType < StringComparison.CurrentCulture || comparisonType > StringComparison.OrdinalIgnoreCase)
            {
                throw new ArgumentException(Environment.GetResourceString("NotSupported_StringComparison"), "comparisonType");
            }
            if (a == b)
            {
                return true;
            }
            if (a == null || b == null)
            {
                return false;
            }
            switch (comparisonType)
            {
            case StringComparison.CurrentCulture:
                return CultureInfo.CurrentCulture.CompareInfo.Compare(a, b, CompareOptions.None) == 0;
            case StringComparison.CurrentCultureIgnoreCase:
                return CultureInfo.CurrentCulture.CompareInfo.Compare(a, b, CompareOptions.IgnoreCase) == 0;
            case StringComparison.InvariantCulture:
                return CultureInfo.InvariantCulture.CompareInfo.Compare(a, b, CompareOptions.None) == 0;
            case StringComparison.InvariantCultureIgnoreCase:
                return CultureInfo.InvariantCulture.CompareInfo.Compare(a, b, CompareOptions.IgnoreCase) == 0;
            case StringComparison.Ordinal:
                return a.Length == b.Length && string.EqualsHelper(a, b);
            case StringComparison.OrdinalIgnoreCase:
                if (a.Length != b.Length)
                {
                    return false;
                }
                if (a.IsAscii() && b.IsAscii())
                {
                    return string.CompareOrdinalIgnoreCaseHelper(a, b) == 0;
                }
                return TextInfo.CompareOrdinalIgnoreCase(a, b) == 0;
            default:
                throw new ArgumentException(Environment.GetResourceString("NotSupported_StringComparison"), "comparisonType");
            }
        }
        [__DynamicallyInvokable, TargetedPatchingOptOut("Performance critical to inline across NGen image boundaries")]
        public static bool operator ==(string a, string b)
        {
            return string.Equals(a, b);
        }
        [__DynamicallyInvokable, TargetedPatchingOptOut("Performance critical to inline across NGen image boundaries")]
        public static bool operator !=(string a, string b)
        {
            return !string.Equals(a, b);
        }

从上面的代码可以看出string类型的Equals和==是一样的。

代码如下:

public static bool operator ==(string a, string b)
        {
            return string.Equals(a, b);
        }
[__DynamicallyInvokable, TargetedPatchingOptOut("Performance critical to inline across NGen image boundaries")]
        public static bool operator !=(string a, string b)
        {
            return !string.Equals(a, b);
        }

总结

值类型具有它从 Object.Equals(Object) 方法的 System.ValueType 重写中继承的默认值相等性实现。特殊的引用类型string类型，因为重写了Equals和==方法，所以string类型的Equals和==与值类型的相等性一样。对于其他的引用类型此时的Equals和==与引用相等ReferenceEquals的行为相同。

以上是由一个同事的问题引起，中间也查了很多资料，发现这篇文章在草稿箱中躺了很久了，今天突然看到就拿出来晒晒。中间修修改改，总尝试着用哪种方式来说明这个老生常谈的问题更好些。以上有些观点，纯属个人见解，如果你有更好的理解方式，不妨分享一下。如果对你有所帮助，不妨点一下推荐，让更多的人看到，说说自己对Equals和==的理解。