c#如何计算对象的哈希码?

时间:2020-03-06 14:26:27  来源:igfitidea点击:

这个问题来自元组的讨论。

我开始考虑元组应该具有的哈希码。
如果我们将KeyValuePair类作为元组接受怎么办?它不会覆盖GetHashCode()方法,因此它可能不会意识到其"子级"的哈希码...因此,运行时将调用Object.GetHashCode(),而后者不知道真实的对象结构。

然后,由于过载的GetHashCode()和Equals(),我们可以使两个引用类型的实例实际上是Equal。并在元组中将它们用作"子代"来"欺骗"字典。

但这是行不通的!运行时以某种方式弄清楚了元组的结构,并调用了我们类的重载GetHashCode!

它是如何工作的? Object.GetHashCode()所做的分析是什么?

当我们使用一些复杂的密钥时,在某些恶劣的情况下会影响性能吗? (可能是不可能的情况,但仍然)

以下面的代码为例:

namespace csharp_tricks
{
    class Program
    {
        class MyClass
        {
            int keyValue;
            int someInfo;

            public MyClass(int key, int info)
            {
                keyValue = key;
                someInfo = info;
            }

            public override bool Equals(object obj)
            {
                MyClass other = obj as MyClass;
                if (other == null) return false;

                return keyValue.Equals(other.keyValue);
            }

            public override int GetHashCode()
            {
                return keyValue.GetHashCode();
            }
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            Dictionary<object, object> dict = new Dictionary<object, object>();

            dict.Add(new KeyValuePair<MyClass,object>(new MyClass(1, 1), 1), 1);

            //here we get the exception -- an item with the same key was already added
            //but how did it figure out the hash code?
            dict.Add(new KeyValuePair<MyClass,object>(new MyClass(1, 2), 1), 1); 

            return;
        }
    }
}

更新我认为我已经找到了对此的解释,如下所述。它的主要结果是:

  • 注意键及其哈希码:-)
  • 对于复杂的字典键,我们必须正确重写Equals()和GetHashCode()。

解决方案

我没有这本书的参考文献了,我只需要进行确认就可以找到它,但是我认为默认的基础哈希只是将对象的所有成员哈希在一起。由于CLR的工作方式,它们可以访问它们,因此我们无法像他们一样写。

这完全是出于我简短阅读过的内容的记忆,因此请随心所欲。

编辑:这本书来自MS Press的InsideC。带有锯片的盖子。作者花费了大量时间来解释如何在CLR中实现事物,如何将语言翻译成MSIL等。等等如果我们能找到这本书,那就不错了。

编辑:形成看起来像的链接

Object.GetHashCode() uses an
  internal field in the System.Object class to generate the hash value. Each
  object created is assigned a unique object key, stored as an integer,when it
  is created. These keys start at 1 and increment every time a new object of
  any type gets created.

嗯,如果我希望将对象用作哈希键,我想我需要编写一些自己的哈希码。

不要在可变的类上覆盖GetHashcode()和Equals(),而仅在不可变的类或者结构上覆盖它,否则,如果修改用作键的对象,则哈希表将无法正常工作(我们将无法修改键对象后检索与键关联的值)

同样,哈希表不使用哈希码来标识对象,它们使用自己的键对象作为标识符,也不需要所有用于在哈希表中添加条目的键都返回不同的哈希码,但是建议这样做,否则会降低性能遭受很大的痛苦。

查看Brad Abrams的这篇文章,以及Brian Grunkemeyer的评论,以获取有关object.GetHashCode的工作原理的更多信息。另外,请查看Ayande博客文章的第一条评论。我不知道框架的当前版本是否仍然遵循这些规则,或者是否像Brad暗示的那样实际更改了框架。

so probably it won't be aware of the hash codes of it's "children".

示例似乎证明了:-)键MyClass和值1的哈希码对于两个KeyValuePair都是相同的。 KeyValuePair实现必须同时使用其" Key"和" Value"作为其自己的哈希码

向上移动,字典类需要唯一的键。它使用每个键提供的哈希码来解决问题。请记住,运行时不是在调用Object.GetHashCode(),而是在调用我们提供的实例提供的GetHashCode()实现。

考虑一个更复杂的情况:

public class HappyClass
{

    enum TheUnit
    {
        Points,
        Picas,
        Inches
    }

    class MyDistanceClass
    {
        int distance;
        TheUnit units;

        public MyDistanceClass(int theDistance, TheUnit unit)
        {
            distance = theDistance;

            units = unit;
        }
        public static int ConvertDistance(int oldDistance, TheUnit oldUnit, TheUnit newUnit)
        {
            // insert real unit conversion code here :-)
            return oldDistance * 100;
        }

        /// <summary>
        /// Figure out if we are equal distance, converting into the same units of measurement if we have to
        /// </summary>
        /// <param name="obj">the other guy</param>
        /// <returns>true if we are the same distance</returns>
        public override bool Equals(object obj)
        {
            MyDistanceClass other = obj as MyDistanceClass;
            if (other == null) return false;

            if (other.units != this.units)
            {
                int newDistance = MyDistanceClass.ConvertDistance(other.distance, other.units, this.units);
                return distance.Equals(newDistance);
            }
            else
            {
                return distance.Equals(other.distance);
            }

        }

        public override int GetHashCode()
        {
            // even if the distance is equal in spite of the different units, the objects are not
            return distance.GetHashCode() * units.GetHashCode();
        }
    }
    static void Main(string[] args)
    {

        // these are the same distance... 72 points = 1 inch
        MyDistanceClass distPoint = new MyDistanceClass(72, TheUnit.Points);
        MyDistanceClass distInch = new MyDistanceClass(1, TheUnit.Inch);

        Debug.Assert(distPoint.Equals(distInch), "these should be true!");
        Debug.Assert(distPoint.GetHashCode() != distInch.GetHashCode(), "But yet they are fundimentally different values");

        Dictionary<object, object> dict = new Dictionary<object, object>();

        dict.Add(new KeyValuePair<MyDistanceClass, object>(distPoint, 1), 1);

        //this should not barf
        dict.Add(new KeyValuePair<MyDistanceClass, object>(distInch, 1), 1);

        return;
    }

}

基本上,在我的示例中,我们希望两个距离相同的对象为Equals返回" true",但返回不同的哈希码。

看来我现在有一个线索。

我以为KeyValuePair是引用类型,但不是,它是结构。因此,它使用ValueType.GetHashCode()方法。 MSDN为此表示:"派生类型的一个或者多个字段用于计算返回值"。

如果我们将真正的引用类型用作"元组提供者",则我们会欺骗字典(或者我们自己)。

using System.Collections.Generic;

namespace csharp_tricks
{
    class Program
    {
        class MyClass
        {
            int keyValue;
            int someInfo;

            public MyClass(int key, int info)
            {
                keyValue = key;
                someInfo = info;
            }

            public override bool Equals(object obj)
            {
                MyClass other = obj as MyClass;
                if (other == null) return false;

                return keyValue.Equals(other.keyValue);
            }

            public override int GetHashCode()
            {
                return keyValue.GetHashCode();
            }
        }

        class Pair<T, R>
        {
            public T First { get; set; }
            public R Second { get; set; }
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            var dict = new Dictionary<Pair<int, MyClass>, object>();

            dict.Add(new Pair<int, MyClass>() { First = 1, Second = new MyClass(1, 2) }, 1);

            //this is a pair of the same values as previous! but... no exception this time...
            dict.Add(new Pair<int, MyClass>() { First = 1, Second = new MyClass(1, 3) }, 1);

            return;
        }
    }
}

这是四元组的正确哈希和相等实现(内部包含4个元组组件)。此代码可确保在HashSets和字典中正确使用此特定元组。

此处提供有关该主题的更多信息(包括源代码)。

注意使用unchecked关键字(以避免溢出),如果obj为null(根据基本方法的要求),则抛出NullReferenceException。

public override bool Equals(object obj)
{
    if (ReferenceEquals(null, obj))
        throw new NullReferenceException("obj is null");
    if (ReferenceEquals(this, obj)) return true;
    if (obj.GetType() != typeof (Quad<T1, T2, T3, T4>)) return false;
    return Equals((Quad<T1, T2, T3, T4>) obj);
}

public bool Equals(Quad<T1, T2, T3, T4> obj)
{
    if (ReferenceEquals(null, obj)) return false;
    if (ReferenceEquals(this, obj)) return true;
    return Equals(obj.Item1, Item1)
        && Equals(obj.Item2, Item2)
            && Equals(obj.Item3, Item3)
                && Equals(obj.Item4, Item4);
}

public override int GetHashCode()
{
    unchecked
    {
        int result = Item1.GetHashCode();
        result = (result*397) ^ Item2.GetHashCode();
        result = (result*397) ^ Item3.GetHashCode();
        result = (result*397) ^ Item4.GetHashCode();
        return result;
    }
}
public static bool operator ==(Quad<T1, T2, T3, T4> left, Quad<T1, T2, T3, T4> right)
{
    return Equals(left, right);
}

public static bool operator !=(Quad<T1, T2, T3, T4> left, Quad<T1, T2, T3, T4> right)
{
    return !Equals(left, right);
}