1. 概述与准备

1.1 概述

在C#中，对象的相等性（equality）和同一性（identity）是两个不同的概念。

• 相等性（Equality）：相等性指的是两个对象的值是否相等。

  • 对于引用类型，默认情况下相等性比较的是对象的引用，即两个对象是否引用同一个内存地址；但可以通过重写 Equals 方法来自定义相等性比较的逻辑。
  • 对于值类型，相等性比较的是对象的值。

• 同一性（Identity）：同一性指的是两个对象是否是同一个实例。

  • 如果两个对象引用同一个内存地址，则它们是同一实例；
  • 否则，它们是不同的实例。

其实，这里涉及不少的值得关注的点，否则稍微不慎，便会出错。

这篇文章便总结一下**==操作符**、Equal、ReferenceEquals等等方法，以便更好地把握C#对象的相等性与同一性。

1.2 准备

为了方便后面举例子，这里先定义两个类:学生类、学校类。

class Student
{
    public int StuID { get; set; }
    public string StuName { get; set; }
    public School StuSchool { get; set; }

    public Student(int stuID, string stuName, School stuSchool)
    {
        this.StuID = stuID;
        this.StuName = stuName;
        this.StuSchool = stuSchool;
    }
}

class School
{
    public string SchoolName { get; set; }
    public string SchoolAddress { get; set; }

    public School(string name, string address)
    {
        this.SchoolName = name;
        this.SchoolAddress = address;
    }
}

2. Equals(Object)

2.1 功能：

System.Object类型提供了名为Equals的虚方法，作用是判断指定对象是否等于当前对象。此方法比较的是对象的引用。

public virtual bool Equals (object? obj);

2.2 实例：

Student stu1 = new Student(001, "孙悟空", new School("清华大学", "北京市"));
Student stu2 = new Student(002, "猪八戒", new School("北京大学", "北京市"));
Student stu3 = new Student(001, "孙悟空", new School("清华大学", "北京市")); //与stu1属性值相同

//输出False。Equals方法比较的是对象的引用，而stu1和stu2是两个不同的对象，因此它们的引用不同。
Console.WriteLine(stu1.Equals(stu2)); 

//输出False。尽管stu1 和stu3的属性值相同，但它们仍然是两个不同的对象，因此它们的引用不同。
Console.WriteLine(stu1.Equals(stu3));

总结：对于Object的Equals方法的默认实现，它实现的实际是同一性(identity)，而非相等性(equality)。这是易混淆的点！

2.3 扩展：

在 C# 中，== 操作符对于引用类型默认比较的是对象的引用，而不是属性值。stu1 和 stu2 是两个不同的对象，所以它们的引用不同，结果为 False。

Student stu1 = new Student(001, "孙悟空", new School("清华大学", "北京市"));
Student stu2 = new Student(002, "猪八戒", new School("北京大学", "北京市"));
Student stu3 = new Student(001, "孙悟空", new School("清华大学", "北京市")); //与stu1属性值相同

Console.WriteLine(stu1 == stu2); //输出False
Console.WriteLine(stu1 == stu3); //输出False

2.4 重写此方法

上面讲到，此方法是一个虚方法，这意味着其派生类可以重写此类。如果你想的话，你可以在Student类中增加下面的代码，以至于实现相等性而非同一性，即能够按对象的属性值进行比较：

public override bool Equals(object? obj)
{
    if (obj == null && this.GetType() != obj.GetType())
        return false;

    Student other = (Student)obj;
    return this.StuID == other.StuID &&
           this.StuName == other.StuName &&
           this.StuSchool.Equals(other.StuSchool);
}
注意，上述代码中的 StuSchool 的判等取决于StuSchool.Equals()是否被重写。

3. Equals(Object, Object)

3.1 功能

这是Object类的静态方法，也是比较类对象的引用。

public static bool Equals (object? objA, object? objB);

这里分几种情况：

1. objA 与 objB 都为null，返回false；
2. objA 与 objB 仅有一个为null，返回false；
3. objA 与 objB 都不为null，调用objA.Equals(objB)并返回结果。

3.2 实例

Student stu1 = new Student(001, "孙悟空", new School("清华大学", "北京市"));
Student stu2 = new Student(002, "猪八戒", new School("北京大学", "北京市"));
Student stu3 = new Student(001, "孙悟空", new School("清华大学", "北京市")); //与stu1属性值相同

Console.WriteLine(Object.Equals(stu1, stu2)); //输出False。这里实际上调用stu1.Equals(stu2);
Console.WriteLine(Object.Equals(stu1, stu3)); //输出False。这里实际上调用stu1.Equals(stu3);

4. ReferenceEquals(Object, Object)

4.1 功能

比较指定的 Object 实例是否是相同的实例，比较对象的引用。

public static bool ReferenceEquals (object? objA, object? objB);

注意：此方法不可重写。

4.2 使用场景：

由于类型能够重写Equal方法，所以不能再用它测试同一性。为了解决这个问题，Object提供了另一个静态方法ReferenceEquals。

如果要测试两个对象引用是否相等，并且你不确定该类 Equals 方法是否被重写了，则可以调用此方法。

Student stu1 = new Student(001, "孙悟空", new School("清华大学", "北京市"));
Student stu2 = new Student(002, "猪八戒", new School("北京大学", "北京市"));
Student stu3 = new Student(001, "孙悟空", new School("清华大学", "北京市")); //与stu1属性值相同

Console.WriteLine(Object.Equals(stu1, stu2));//输出False
Console.WriteLine(Object.ReferenceEquals(stu1, stu2)); //输出False

当你确定该类的Equals方法没有被重写，那这两个方法几乎是一样的。

4.3 要注意的地方

请注意，我为什么说“几乎是一样呢”？理由简单，因为有不一样的地方：

int a = 1;

Console.WriteLine(a == a); //输出True。因为 == 操作符比较的是 int 类型的值。

Console.WriteLine(a.Equals(a)); //输出True。因为在int类型中，Equals方法被重写成比较int类型的值。

Console.WriteLine(Object.Equals(a, a)); //输出True。同上，这里会调用int类型的重写的Equals方法进行值的比较。

Console.WriteLine(Object.ReferenceEquals(a, a)); //输出False。由于 a 是 int 类型的值类型，它在比较过程中会被装箱为一个对象。因此，两个 a 的引用是不同的，结果为 False。

总结：

• 比较值类型时，如果 objA 并且 objB 是值类型，则会在将它们传递到 ReferenceEquals 方法之前进行装箱。这意味着，如果同时objA与objB表示值类型的同一实例，ReferenceEquals该方法仍返回false。
• 检查引用类型对象的同一性时建议调用ReferenceEquals，不建议使用==或者Equals。

5. 扩展：字符串的判等

string s1 = "Hello";

Console.WriteLine(s1 == s1); //输出True

Console.WriteLine(s1.Equals(s1)); //输出True。在string类型中Equals方法被重写，用于比较字符串的内容

Console.WriteLine(Object.Equals(s1, s1)); //输出True。同上。

Console.WriteLine(Object.ReferenceEquals(s1, s1)); //输出True。因为两个s1的引用是相同的。

注意：

• 字符串常量会被存储在一个字符串池（string pool）中，以便重复使用。
• 当创建两个具有相同内容的字符串时，它们实际上会引用相同的字符串对象。

如下：

string s2 = "Hello";

Console.WriteLine(s1 == s2); //输出True

Console.WriteLine(s1.Equals(s2)); //输出True。在string类型中Equals方法被重写，用于比较字符串的内容

Console.WriteLine(Object.Equals(s1, s2)); //输出True。同上。

Console.WriteLine(Object.ReferenceEquals(s1, s2)); //输出True。由于值相同，所以s1与s2引用相同的字符串对象。

参考

https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.object?view=net-7.0