C# 如何计算出对象的哈希码？

Question

这个问题来自 元组。

我开始思考元组应该具有的哈希码。 如果我们接受 KeyValuePair 类作为元组怎么办？ 它不会覆盖 GetHashCode() 方法，因此可能不会知道它的“子级”的哈希码...因此，运行时将调用 Object.GetHashCode()，而它不知道真实的对象结构。

然后我们可以创建某个引用类型的两个实例，由于重载了 GetHashCode() 和 Equals()，它们实际上是 Equal。 并将它们用作元组中的“子项”来“欺骗”字典。

但这不起作用！ 运行时以某种方式找出元组的结构并调用我们类的重载 GetHashCode！

它是如何工作的？ Object.GetHashCode() 做了什么分析？

当我们使用一些复杂的按键时，在某些糟糕的情况下会影响性能吗？ （可能是不可能的情况......但仍然）

将此代码视为示例：

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 我想我已经找到了对此的解释，如我的答案中所述。 其主要结果是：

• 小心您的键及其哈希码:-)
• 对于复杂的字典键，您必须正确重写 Equals() 和 GetHashCode()。

Answer 1

看来我现在已经有了线索了。

我以为KeyValuePair是一个引用类型，但其实不是，它是一个结构体。 因此它使用 ValueType.GetHashCode() 方法。 MSDN 上说：“派生类型的一个或多个字段用于计算返回值”。

如果您将真正的引用类型作为“元组提供者”，您将欺骗字典（或您自己......）。

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;
        }
    }
}

Answer 2

查看 Brad Abrams 的这篇 帖子 以及Brian Grunmeeyer 的评论，了解有关 object.GetHashCode 如何工作的更多信息。 另外，请查看 Ayande 博客上的第一条评论 帖子。 我不知道框架的当前版本是否仍然遵循这些规则，或者他们是否真的像布拉德暗示的那样改变了它。

Answer 3

我不再有这本书的参考资料，我必须找到它来确认，但我认为默认的基本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，它可以访问它们，因此您无法像它们那样编写好东西。

这完全是我简单读过的一些东西的记忆，所以你可以随意理解。

编辑：这本书是 MS Press 的Inside C#。 封面上有锯片的那一个。 作者花了很多时间解释如何在 CLR 中实现事物，如何将语言翻译成 MSIL 等。 等等。 如果你能找到这本书，读起来也不错。

编辑：形成链接，只要它看起来像

Object.GetHashCode() 使用
System.Object 类中用于生成哈希值的内部字段。 每个
创建的对象被分配一个唯一的对象键，存储为整数，当它
被建造。 这些键从 1 开始，每次出现新对象时都会递增
创建任何类型。

嗯，我想如果我希望使用对象作为哈希键，我需要编写一些自己的哈希代码。

Answer 4

所以它可能不会知道它的“孩子”的哈希码。

您的示例似乎证明不然:-) 对于 KeyValuePair 来说，键 MyClass 和值 1 的哈希码是相同的。 KeyValuePair 实现必须同时使用其 Key 和 Value 作为自己的哈希码。

向上，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，运行时不会调用 Object.GetHashCode()，而是调用您为其提供的实例提供的 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，您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。

Answer 5

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

有关该主题的更多信息（包括源代码）此处。

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

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);
}

Answer 6

不要在可变类上覆盖 GetHashcode() 和 Equals()，仅在不可变类或结构上覆盖它，否则如果您修改用作键的对象，哈希表将无法正常工作（您将无法修改键对象后检索与键关联的值）

此外，哈希表不使用哈希码来标识对象，它们使用键对象本身作为标识符，不需要用于在哈希表中添加条目的所有键返回不同的哈希码，但建议这样做，否则性能会受到很大影响。