Как c# вычисляет хэш-код для объекта?

этот вопрос выходит из обсуждения ОК.

Я начал думать о хэш-коде, который должен иметь кортеж. Что делать, если мы примем класс KeyValuePair как кортеж? Он не переопределяет метод GetHashCode (), поэтому, вероятно, он не будет знать о хэш-кодах своих "детей"... Итак, время выполнения вызовет Object.Метод GetHashCode(), который не знает о реальной структуре объекта.

тогда мы можем сделать два экземпляра некоторой ссылки тип, которые фактически равны, из-за перегруженного GetHashCode() и Equals(). И используйте их как " детей "в кортежах, чтобы" обмануть " словарь.

но это не работает! Время выполнения каким-то образом вычисляет структуру нашего кортежа и вызывает перегруженный GetHashCode нашего класса!

Как это работает? Какой анализ объекта.GetHashCode ()?

может ли это повлиять на производительность в каком-то плохом сценарии, когда мы используем некоторые сложные ключи? (наверное, невозможный сценарий... но все же)

рассмотрим этот код в качестве примера:

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;
        }
    }
}

обновление Я думаю, что я нашел объяснение этому, как указано ниже в моем ответе. Основными результатами этого являются:

  • будьте осторожны с вашими ключами и их хэш-кодами: -)
  • для сложных словарных ключей необходимо правильно переопределить Equals() и GetHashCode ().

6 ответов


не переопределяйте GetHashcode () и Equals () на изменяемых классах, только переопределяйте его на неизменяемых классах или структурах, иначе, если вы измените объект, используемый в качестве ключа, хэш-таблица больше не будет функционировать должным образом (вы не сможете получить значение, связанное с ключом после изменения ключевого объекта)

также хэш-таблицы не используют хэш-коды для идентификации объектов, они используют ключевые объекты сами по себе в качестве идентификаторов, не требуется, чтобы все ключи, используемые для добавления записей в хэш-таблице возвращаются разные хэш-коды, но рекомендуется, чтобы они это делали, иначе производительность сильно страдает.


вот правильные реализации хэша и равенства для четырехугольника (содержит 4 компонента кортежа внутри). Этот код обеспечивает правильное использование этого конкретного кортежа в хэш-наборах и словарях.

больше на эту тему (включая исходный код) здесь.

Примечание использование unchecked ключевое слово (чтобы избежать переполнения) и выбрасывание NullReferenceException, если obj равен null (как требуется базой метод)

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);
}

зацените в должности Брэд Абрамс, а также комментарий Брайана Гранкемейера для получения дополнительной информации о том, как объект.Метод GetHashCode работ. Кроме того, посмотрите на первый комментарий на Ayande блог в должности. Я не знаю, следуют ли текущие версии фреймворка этим правилам или они действительно изменили его, как подразумевал Брэд.


Кажется, теперь у меня есть ключ.

Я думал, что KeyValuePair является ссылочным типом, но это не так, это структура. И поэтому он использует ValueType.Метод GetHashCode() метод. MSDN для него говорит:"одно или несколько полей производного типа используется для вычисления возвращаемого значения".

Если вы возьмете реальный ссылочный тип в качестве "поставщика кортежей", вы обманете словарь (или себя...).

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;
        }
    }
}

У меня больше нет ссылки на книгу, и мне нужно будет найти ее только для подтверждения, но я думал, что базовый хэш по умолчанию просто хэшировал все члены вашего объекта. Он получил доступ к ним из-за того, как работал CLR, поэтому это было не то, что вы могли написать так же хорошо, как они.

Это совсем из памяти, что-то я мельком читал, так что вы.

Edit: книги Внутри C# от MS Press. Тот, с пилой на крышке. Автор потратил много времени, объясняя, как вещи были реализованы в CLR, как язык переведен на MSIL, ect. электрошок. Если вы сможете найти книгу, она не так уж плохо читается.

Edit: форма ссылки при условии, что она выглядит как


так что, вероятно, он не будет знать о хэш-кодах его "детей".

ваш пример, похоже, доказывает обратное : -) хэш-код для ключа MyClass и значение 1 одинаково KeyValuePair'ы . Реализация KeyValuePair должна использовать оба его Key и Value для собственного хэш-код

двигаясь вверх, класс dictionary хочет уникальные ключи. Он использует хэш-код, предоставляемый каждым ключом, чтобы выяснить вещи. Помните, что среда выполнения не вызывает Object.GetHashCode(), но он вызывает реализацию GetHashCode (), предоставленную экземпляром, который вы ему даете.

рассмотрим более сложный случай:

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;
    }

}

в принципе... в моем примере вы хотите, чтобы два объекта с одинаковым расстоянием возвращали "true" для равных, но все же возвращали разные хэш-коды.