Подтвердить что ты не робот

Как С# вычисляет хэш-код для объекта?

Этот вопрос выходит из обсуждения кортежей.

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

Затем мы можем сделать два экземпляра некоторого ссылочного типа, которые на самом деле равны, из-за перегруженных GetHashCode() и Equals(). И используйте их как "дети" в кортежах, чтобы "обмануть" словарь.

Но это не сработает! Время выполнения каким-то образом определяет структуру нашего кортежа и вызывает перегруженный GetHashCode нашего класса!

Как это работает? Что сделал анализ Object.GetHashCode()?

Может ли это повлиять на производительность в некотором плохом сценарии, когда мы используем некоторые сложные ключи? (возможно, невозможный сценарий... но все же)

Рассмотрим этот код как пример:

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 нашел объяснение для этого, как указано ниже в моем ответе. Основные результаты этого:

  • Будьте осторожны с вашими ключами и их хэш-кодами: -)
  • Для сложных словарных клавиш вы должны правильно переопределить Equals() и GetHashCode().
4b9b3361

ОТВЕТЫ

Ответ 1

Кажется, что у меня есть ключ.

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

Если вы возьмете настоящий ссылочный тип как "кортеж-провайдер", 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;
        }
    }
}

Ответ 2

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, хеш-таблица больше не будет функционировать должным образом (вы не будете быть в состоянии получить значение, связанное с ключом после изменения объекта ключа)

Кроме того, хэш-таблицы не используют хэш-коды для идентификации объектов, которые они используют в качестве идентификаторов объектов ключа, не требуется, чтобы все ключи, которые используются для добавления записей в хеш-таблицу, возвращают разные хэш-коды, но рекомендуется, чтобы они выполняли, иначе производительность сильно страдает.

Ответ 4

Вот правильные реализации хэша и равенства для кортежа Quad (содержит 4 кортежных компонента внутри). Этот код обеспечивает правильное использование этого конкретного кортежа в HashSets и словарях.

Подробнее об объекте (включая исходный код) здесь.

Примечание использование ключевого слова unchecked (во избежание переполнения) и бросания NullReferenceException, если obj равно null (как требуется базовым методом)

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);
}

Ответ 5

Посмотрите сообщение от Брэда Абрамса, а также комментарий Брайана Грукмейера для получения дополнительной информации о том, как работает object.GetHashCode. Кроме того, посмотрите первый комментарий к блогу Ayande post. Я не знаю, соблюдают ли текущие версии Framework все эти правила или если они действительно изменили его, как предполагал Брэд.

Ответ 6

У меня больше нет ссылки на книгу, и мне придется найти ее только для подтверждения, но я думал, что базовый хэш по умолчанию просто объединил всех членов вашего объекта. Он получил доступ к ним из-за того, как работает CLR, поэтому вы не могли писать так же хорошо, как и они.

Это полностью из памяти того, что я кратко прочитал, поэтому возьмите его за то, что пожелаете.

Изменить: Книга была внутри С# из MS Press. Один с пилой на обложке. Автор потратил много времени, объясняя, как все было реализовано в CLR, как перевод языка на MSIL и т.д. ЭСТ. Если вы можете найти книгу, это неплохо читается.

Изменить: Создайте ссылку при условии, что она выглядит как

Object.GetHashCode() использует внутреннее поле в классе System.Object для генерации хеш-значения. каждый Созданный объект присваивается уникальный ключ объекта, который хранится как целое число, когда он создано. Эти ключи начинаются с 1 и увеличиваются каждый раз, когда новый объект создается любой тип.

Мне кажется, мне нужно написать несколько собственных хеш-кодов, если я ожидаю использовать объекты в качестве хеш-ключей.

Ответ 7

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

В вашем примере, похоже, обратное:-) Хэш-код для ключа MyClass и значение 1 одинаково для обоих KeyValuePair. Реализация KeyValuePair должна использовать как Key, так и Value для собственного хеш-кода

Перемещение вверх, класс словаря требует уникальных ключей. Он использует хэш-код, предоставляемый каждым ключом, чтобы понять, что происходит. Помните, что среда выполнения не вызывает Object.GetHashCode(), но она 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;
    }

}

код >

В принципе... в случае моего примера вам нужно, чтобы два объекта были одинаковым расстоянием, чтобы вернуть "true" для Equals, но при этом возвращать разные хэш-коды.