c# - GetHashCode 在 .NET 中的 IEqualityComparer<T> 中的作用是什么？

Question

我试图了解接口(interface) IEqualityComparer 的 GetHashCode 方法的作用。

以下例子摘自MSDN:

using System;
using System.Collections.Generic;
class Example {
    static void Main() {
        try {

            BoxEqualityComparer boxEqC = new BoxEqualityComparer();

            Dictionary<Box, String> boxes = new Dictionary<Box,
                                                string>(boxEqC);

            Box redBox = new Box(4, 3, 4);
            Box blueBox = new Box(4, 3, 4);

            boxes.Add(redBox, "red");
            boxes.Add(blueBox, "blue");

            Console.WriteLine(redBox.GetHashCode());
            Console.WriteLine(blueBox.GetHashCode());
        }
        catch (ArgumentException argEx) {

            Console.WriteLine(argEx.Message);
        }
    }
}

public class Box {
    public Box(int h, int l, int w) {
        this.Height = h;
        this.Length = l;
        this.Width = w;
    }
    public int Height { get; set; }
    public int Length { get; set; }
    public int Width { get; set; }
}

class BoxEqualityComparer : IEqualityComparer<Box> {

    public bool Equals(Box b1, Box b2) {
        if (b1.Height == b2.Height & b1.Length == b2.Length
                            & b1.Width == b2.Width) {
            return true;
        }
        else {
            return false;
        }
    }

    public int GetHashCode(Box bx) {
        int hCode = bx.Height ^ bx.Length ^ bx.Width;
        return hCode.GetHashCode();
    }
}

Equals 方法的实现是否足以比较两个 Box 对象？这就是我们告诉框架用于比较对象的规则的地方。为什么需要 GetHashCode？

谢谢。

卢锡安

Answer 1

先介绍一下背景......

.NET 中的每个对象都有一个 Equals 方法和一个 GetHashCode 方法。

Equals 方法用于将一个对象与另一个对象进行比较 - 查看这两个对象是否相等。

GetHashCode 方法生成对象的 32 位整数表示。由于一个对象可以包含多少信息没有限制，某些散列码由多个对象共享 - 因此散列码不一定是唯一的。

字典是一种非常酷的数据结构，它以更高的内存占用换取(或多或少)添加/删除/获取操作的恒定成本。但是，迭代是一个糟糕的选择。在内部，字典包含一个存储桶数组，其中可以存储值。将键和值添加到字典时，会在键上调用 GetHashCode 方法。返回的哈希码用于确定应存储键/值对的存储桶的索引。

当你想访问Value时，你再次传入Key。在Key上调用GetHashCode方法，定位到包含Value的bucket。

将 IEqualityComparer 传递到字典的构造函数时，将使用 IEqualityComparer.Equals 和 IEqualityComparer.GetHashCode 方法，而不是 Key 对象上的方法。

现在解释为什么这两种方法都是必要的，考虑这个例子:

BoxEqualityComparer boxEqC = new BoxEqualityComparer(); 

Dictionary<Box, String> boxes = new Dictionary<Box, string>(boxEqC); 

Box redBox = new Box(100, 100, 25);
Box blueBox = new Box(1000, 1000, 25);

boxes.Add(redBox, "red"); 
boxes.Add(blueBox, "blue"); 

在您的示例中使用 BoxEqualityComparer.GetHashCode 方法，这两个框都具有相同的哈希码 - 100^100^25 = 1000^1000^25 = 25 - 尽管它们显然不是同一个对象。在这种情况下，它们是相同哈希码的原因是因为您使用的是 ^(按位异或)运算符，所以 100^100 抵消掉留下零，1000^1000 也是如此。当两个不同的对象具有相同的键时，我们称之为碰撞。

当我们将具有相同哈希码的两个键/值对添加到字典时，它们都存储在同一个桶中。因此，当我们想要检索一个 Value 时，会在我们的 Key 上调用 GetHashCode 方法来定位桶。由于存储桶中有多个值，字典会遍历存储桶中的所有键/值对，对键调用 Equals 方法以找到正确的值。

在您发布的示例中，两个框是等价的，因此 Equals 方法返回 true。在这种情况下，字典有两个相同的键，因此会抛出异常。

TLDR

所以综上所述，GetHashCode方法就是用来生成一个存放对象的地址的。所以字典不必搜索它。它只是计算哈希码并跳转到该位置。 Equals 方法是一种更好的相等性测试，但不能用于将对象映射到地址空间。