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c# 自定义值类型一定不要忘了重写Equals,否则性能和空间双双堪忧

  • 时间:2020-10-24 16:14:52
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  • 一:背景

    1. 讲故事

    曾今在项目中发现有同事自定义结构体的时候,居然没有重写Equals技巧,比如下面这段代码:

    static void Main(string[] args)
    {
      var list = Enumerable.Range(0, 1000).Select(m => new Point(m, m)).ToList();
      var item = list.FirstOrDefault(m => m.Equals(new Point(int.MaxValue, int.MaxValue)));
      Console.ReadLine();
    }
     
    public struct Point
    {
      public int x;
      public int y;
     
      public Point(int x, int y)
      {
        this.x = x;
        this.y = y;
      }
    }

    这代码貌似也没啥什么问题,好像大家平时也是这么写,没关系,有没有问题,跑一下再用windbg看一下。

    0:000> !dumpheap -stat
    Statistics:
    MT Count TotalSize Class Name
    00007ff8826fba20 10 16592 ConsoleApp6.Point[]
    00007ff8e0055e70 6 35448 System.Object[]
    00007ff8826f5b50 2000 48000 ConsoleApp6.Point

    0:000> !dumpheap -mt 00007ff8826f5b50
    Address MT Size
    0000020d00006fe0 00007ff8826f5b50 24

    0:000> !do 0000020d00006fe0
    Name: ConsoleApp6.Point
    Fields:
    MT Field Offset Type VT Attr Value Name
    00007ff8e00585a0 4000001 8 System.Int32 1 instance 0 x
    00007ff8e00585a0 4000002 c System.Int32 1 instance 0 y

    从上面的输出不知道你看出问题了没有? 托管堆上居然有2000个Point,而且还可以用 !do 打出来,介绍这些都是引用类型。。。这些引用类型哪里来的? 看代码应该是 equals 比较时产生的,一次比较就有2个point被装箱放到托管堆上,这下惨了,,,而且大家应该知道引用对象本身还有(8+8) byte 自带开销,这在时间和空间上都是巨大的浪费呀。。。

    二: 探究默认的Equals实现

    1. 寻找ValueType的Equals实现

    为什么会这样呢? 我们知道equals是继承自ValueType的,所以把 ValueType 翻出来看看便知:

    public abstract class ValueType
    {
      public override bool Equals(object obj)
      {
        if (CanCompareBits(this)) {return FastEqualsCheck(this, obj);}
        FieldInfo[] fields = runtimeType.GetFields(BindingFlags.Instance | BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic);
        for (int i = 0; i < fields.Length; i++)
        {
          object obj2 = ((RtFieldInfo)fields[i]).UnsafeGetValue(this);
          object obj3 = ((RtFieldInfo)fields[i]).UnsafeGetValue(obj);
          ...
        }
        return true;
      }
    }

    从上面代码中可以看出有如下三点信息:

    <1> 公用的 equals 技巧接收object类型,参数装箱一次。

    <2> CanCompareBits,FastEqualsCheck 都是使用object类型,this也需要装箱一次。

    <3> 有两种比较方式,要么使用 FastEqualsCheck 比较,要么使用反射比较,我去.... 反射就玩大了。

    综合来看确实没毛病, equals 会把比较的两个对象都进行装箱。

    2. 改进方案

    问题找到了,解决起来就简单了,不走这个公用的 equals 不就行啦,我自定义一个equals技巧,然后跑一下代码。

    public bool Equals(Point other)
    {
      return this.x == other.x && this.y == other.y;
    }

    可以看到走了我的自定义的Equals,

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