[C#] 类型学习笔记三：自定义值类型

太过爱你忘了你带给我的痛 2021-12-17 03:37 214阅读 0赞

既前两篇之后，这一篇我们讨论通过struct 关键字自定义值类型。

在第一篇已经讨论过值类型的优势，节省空间，不会触发Gargage Collection等等。

在对性能要求比较高的场景下，通过struct代替类是不错的选择。

那么，比如我们定义一个Point 类型，里面包含两个左边X, Y。

public struct Point
        {
            public int X;
            public int Y;
            public Point(int x, int y)
            {
                X = x;
                Y = y;
            }
        }

是不是这样就OK了呢？

当然不是。因为我们必须尽量避免这个值类型被装箱。

一个良好的值类型的定义，必须充分考虑到这个值类型的使用场景，然后定义好所需要的成员函数，从而避免有的函数调用不到而将值类型装箱的情况。比如说，如果这个Point可能会被放到某个容器中，并且排序，那么Point就必须实现接口System.IComparable，实现CompareTo 方法和接口System.IComprable<T>中类型安全的CompareTo 方法。

老赵前辈的博文[防止装箱落实到底，只做一半也是失败][Link 1] 给了一个非常好的例子，我把它引用过来做一点讨论。

博文中的场景是struct所定义的值类型MyKey需要用作字典的键。

我们以System.Collections.Hashtable为例，其构造函数为

public Hashtable(
        int capacity,
        IEqualityComparer equalityComparer
    )

这里面IEqualityComparer 是一个接口，用来作为HashTable的比较器。这个接口包含两个函数：Equals 和 GetHashCode 。

(在System.Collections.Generic.Dictionary，以及其他一些集合的视线中，要求两个对象为了相等，必须具有相同的哈希码——CLR via  C\# 第三版。所以在很多情况下，Equals 和 GetHashCode都是定义值类型必须重写的两个方法。)

当我们使用struct 定义的值类型来作为HashTable的key时，因为我们自定义的值类型中没有提供Equals 和 GetHashCode的实现，因此值类型被装箱，来调用ValueType的这两个函数。

那么如何实现Equals 和 GetHashCode这两个方法呢？

对于GetHashCode方法，我们使用

public override int GetHashCode() {}

来重写其内容，自定义的计算方式最好能够做到返回的hash值能均匀分布。

对于equals 呢？如果我们仅仅用如下方法是不够的

public override bool Equals(object that) {}

因为它提供的是和object类型的比较，我们真正需要的是和同样类型MyKey的比较。

那么是否再加上这个就够了？

public bool Equals(MyKey that) {}

确实差不多了，但是我们的MyKey需要指明是实现了哪一个接口。程序在运行时，这个接口中的Equals 方法因为在MyKey中被实现，所以才会直接调用MyKey中的 Equals方法。

原文中实现了IEquatable<MyKey>接口。

如果我们打开的Int32的定义看一看

namespace System
    {
         public struct Int32 : IComparable, IFormattable, IConvertible, IComparable<int>, IEquatable<int>
        {
                   ........
    
            public override int GetHashCode()
            {
                return this;
            }
    
            public override bool Equals(object obj)
            {
                return obj is int && this == (int)obj;
            }
    
            public bool Equals(int obj)
            {
                return this == obj;
            }
                    ....
         }
    }

里面的Equals部分和 MyKey的定义一样，也是有两个实现。同时Int32 实现了IEquatable<int>接口。