C#值类型、引用类型中的Equals和==的区别浅析
引言
最近一个朋友正在找工作，他说在笔试题中遇到Equals和==有什么区别的题，当时跟他说如果是值类型的，它们没有区别，如果是引用类型的有区别，但string类型除外。为了证实自己的说法，也研究了一下，以免误导别人，这里将研究结果总结一下，如果我有什么地方说的不对的地方，望指出。
相等性
在定义类或结构时，您将决定为类型创建值相等性（或等效性）的自定义定义是否有意义。 通常，当类型的对象预期要添加到某类集合时，或者当这些对象主要用于存储一组字段或属性时，您将实现值相等性。 您可以基于类型中所有字段和属性的比较来定义值相等性，也可以基于子集进行定义。 但在任何一种情况下，类和结构中的实现均应遵循五个等效性保证条件：
1.x.Equals(x) 返回 true. 。这称为自反属性。
2.x.Equals(y) 返回与 Equals(x) 相同的值。 这称为对称属性。
3.如果 (x.Equals(y) && y.Equals(z)) 返回 true，则 x.Equals(z) 返回 true。 这称为可传递属性。
4.只要不修改 x 和 y 所引用的对象，x.Equals(y) 的后续调用就返回相同的值。
5.x.Equals(null) 返回 false。 但是，null.Equals(null) 会引发异常；它不遵循上面的第二条规则。
您定义的任何结构已经具有它从 Object.Equals(Object) 方法的 System.ValueType 重写中继承的默认值相等性实现。 此实现使用反射来检查类型中的所有公共和非公共字段以及属性。 尽管此实现可生成正确的结果，但与您专门为类型编写的自定义实现相比，它的速度相对较慢。
类和结构的值相等性的实现详细信息不同。 但是，类和结构都需要相同的基础步骤来实现相等性：
重写 Object.Equals(Object)虚方法。 大多数情况下，您的 bool Equals( object obj ) 实现应只调入作为 System.IEquatable<T> 接口的实现的类型特定 Equals 方法。 （请参见步骤 2。）
通过提供类型特定的 Equals 方法实现 System.IEquatable<T> 接口。 实际的等效性比较将在此接口中执行。 例如，您可能决定通过仅比较类型中的一两个字段来定义相等性。 不要从 Equals 中引发异常。 仅适用于类：此方法应仅检查类中声明的字段。 它应调用 base.Equals 来检查基类中的字段。 （如果类型直接从 Object 中继承，则不要这样做，因为 Object.Equals(Object) 的 Object 实现会执行引用相等性检查。）
可选，但建议这样做：重载 == 和 != 运算符。
重写 Object.GetHashCode，使具有值相等性的两个对象生成相同的哈希代码。
可选：若要支持“大于”或“小于”定义，请为类型实现 IComparable<T> 接口，并同时重载 <= 和 >= 运算符。
——MSDN(http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/dd183755.aspx)这里将msdn的说法贴在此处，方便查看。
值类型
这里就以int类型的为代表进行分析，在分析之前先复习一下什么是重载？重载：简单的说就是一个类中的方法与另一个方法同名，但是参数列表个数或者类型或者返回值类型不同，则这两个方法构成重载。那么重载方法的调用规则是什么？那么先看下面的一段测试代码：
namespace Wolfy.EqualsDemo
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
int a =1, b = 1;
Console.WriteLine(Add(a,b));
Console.Read();
}
static int Add(object a, object b)
{
Console.WriteLine("调用了object类型参数列表的方法：");
return (int)a + (int)b;
}
static int Add(int a, float b)
{
Console.WriteLine("调用了int,float类型参数列表的方法：");
return a + (int)b;
}
static int Add(int a, int b)
{
Console.WriteLine("调用了int类型参数列表的方法：");
return a + b;
}
}
}
测试结果：
说明根据传入实参的类型，优先匹配最相近的形参列表的方法。
那么我们将Add(int a ,int b)这个方法注释掉，那么会调用哪个方法？
为什么花费那么多口舌说明上面的问题，那么现在看一下Int32反编译的代码：
Int32有一个自己的Equals方法，有一个重写的Equals方法，如果两个int类型的值进行比较，Equals和==是一样的，因为它优先调用了下面的Equals方法，如果是下面的代码，则会选择重写的Equals方法。
static void Main(string[] args)
{
int a = 1;
object b = 1;
Console.WriteLine(a.Equals(b));
Console.Read();
}
可见，对于值类型的Equals和==是一样的。
引用类型
在类（引用类型）上，两种 Object.Equals(Object) 方法的默认实现均执行引用相等性比较，而不是值相等性检查。 当实施者重写虚方法时，目的是为了为其指定值相等性语义。
即使类不重载 == 和 != 运算符，也可以将这些运算符与类一起使用。 但是，默认行为是执行引用相等性检查。 在类中，如果您重载 Equals 方法，则应重载 == 和 != 运算符，但这并不是必需的。
——MSDN
测试代码：
static void Main(string[] args)
{
Person p1 = new Person() { Name = "wolfy" };
Person p2 = new Person() { Name = "wolfy" };
Person p3 = p2;
bool r1 = p1 == p2;
bool r2 = p1.Equals(p2);
bool r3 = p2 == p3;
bool r4 = p2.Equals(p3);
bool r5 = object.ReferenceEquals(p1, p2);
bool r6 = object.Equals(p1,p2);
bool r7 = object.ReferenceEquals(p2, p3);
Console.WriteLine("==\t"+r1);
Console.WriteLine("Equals\t"+r2);
Console.WriteLine("p3=p2\t"+r3);
Console.WriteLine("p2.Equals(p3)\t"+r4);
Console.WriteLine("object.ReferenceEquals\t" + r5);
Console.WriteLine("object.Equals(p1,p2)\t" + r6);
Console.WriteLine("object.ReferenceEquals(p2, p3)\t" + r7);
Console.Read();
}
结果：
顺便反编译一下Equals和ReferenceEquals方法，看看他们的实现如何？
// object
[__DynamicallyInvokable, TargetedPatchingOptOut("Performance critical to inline across NGen image boundaries")]
public static bool Equals(object objA, object objB)
{
return objA == objB || (objA != null && objB != null && objA.Equals(objB));
}
// object
[__DynamicallyInvokable, ReliabilityContract(Consistency.WillNotCorruptState, Cer.Success), TargetedPatchingOptOut("Performance critical to inline across NGen image boundaries")]
public static bool ReferenceEquals(object objA, object objB)
{
return objA == objB;
}
通过上面的代码，我们可以得出这样的结论，引用类型中Equals和ReferenceEquals的行为是相同的，==与ReferenceEquals的行为也相同，但string除外。
对特殊应用类型string的相等性，遵循值类型的相等性。string类型的反编译后的Equals方法和==代码如下：
public override bool Equals(object obj)
{
if (this == null)
{
throw new NullReferenceException();
}
string text = obj as string;
return text != null && (object.ReferenceEquals(this, obj) || (this.Length == text.Length && string.EqualsHelper(this, text)));
}
[__DynamicallyInvokable, ReliabilityContract(Consistency.WillNotCorruptState, Cer.MayFail), TargetedPatchingOptOut("Performance critical to inline across NGen image boundaries")]
public bool Equals(string value)
{
if (this == null)
{
throw new NullReferenceException();
}
return value != null && (object.ReferenceEquals(this, value) || (this.Length == value.Length && string.EqualsHelper(this, value)));
}
[__DynamicallyInvokable, SecuritySafeCritical]
public bool Equals(string value, StringComparison comparisonType)
{
if (comparisonType < StringComparison.CurrentCulture || comparisonType > StringComparison.OrdinalIgnoreCase)
{
throw new ArgumentException(Environment.GetResourceString("NotSupported_StringComparison"), "comparisonType");
}
if (this == value)
{
return true;
}
if (value == null)
{
return false;
}
switch (comparisonType)
{
case StringComparison.CurrentCulture:
return CultureInfo.CurrentCulture.CompareInfo.Compare(this, value, CompareOptions.None) == 0;
case StringComparison.CurrentCultureIgnoreCase:
return CultureInfo.CurrentCulture.CompareInfo.Compare(this, value, CompareOptions.IgnoreCase) == 0;
case StringComparison.InvariantCulture:
return CultureInfo.InvariantCulture.CompareInfo.Compare(this, value, CompareOptions.None) == 0;
case StringComparison.InvariantCultureIgnoreCase:
return CultureInfo.InvariantCulture.CompareInfo.Compare(this, value, CompareOptions.IgnoreCase) == 0;
case StringComparison.Ordinal:
return this.Length == value.Length && string.EqualsHelper(this, value);
case StringComparison.OrdinalIgnoreCase:
if (this.Length != value.Length)
{
return false;
}
if (this.IsAscii() && value.IsAscii())
{
return string.CompareOrdinalIgnoreCaseHelper(this, value) == 0;
}
return TextInfo.CompareOrdinalIgnoreCase(this, value) == 0;
default:
throw new ArgumentException(Environment.GetResourceString("NotSupported_StringComparison"), "comparisonType");
}
}
[__DynamicallyInvokable, TargetedPatchingOptOut("Performance critical to inline across NGen image boundaries")]
public static bool Equals(string a, string b)
{
return a == b || (a != null && b != null && a.Length == b.Length && string.EqualsHelper(a, b));
}
[__DynamicallyInvokable, SecuritySafeCritical]
public static bool Equals(string a, string b, StringComparison comparisonType)
{
if (comparisonType < StringComparison.CurrentCulture || comparisonType > StringComparison.OrdinalIgnoreCase)
{
throw new ArgumentException(Environment.GetResourceString("NotSupported_StringComparison"), "comparisonType");
}
if (a == b)
{
return true;
}
if (a == null || b == null)
{
return false;
}
switch (comparisonType)
{
case StringComparison.CurrentCulture:
return CultureInfo.CurrentCulture.CompareInfo.Compare(a, b, CompareOptions.None) == 0;
case StringComparison.CurrentCultureIgnoreCase:
return CultureInfo.CurrentCulture.CompareInfo.Compare(a, b, CompareOptions.IgnoreCase) == 0;
case StringComparison.InvariantCulture:
return CultureInfo.InvariantCulture.CompareInfo.Compare(a, b, CompareOptions.None) == 0;
case StringComparison.InvariantCultureIgnoreCase:
return CultureInfo.InvariantCulture.CompareInfo.Compare(a, b, CompareOptions.IgnoreCase) == 0;
case StringComparison.Ordinal:
return a.Length == b.Length && string.EqualsHelper(a, b);
case StringComparison.OrdinalIgnoreCase:
if (a.Length != b.Length)
{
return false;
}
if (a.IsAscii() && b.IsAscii())
{
return string.CompareOrdinalIgnoreCaseHelper(a, b) == 0;
}
return TextInfo.CompareOrdinalIgnoreCase(a, b) == 0;
default:
throw new ArgumentException(Environment.GetResourceString("NotSupported_StringComparison"), "comparisonType");
}
}
[__DynamicallyInvokable, TargetedPatchingOptOut("Performance critical to inline across NGen image boundaries")]
public static bool operator ==(string a, string b)
{
return string.Equals(a, b);
}
[__DynamicallyInvokable, TargetedPatchingOptOut("Performance critical to inline across NGen image boundaries")]
public static bool operator !=(string a, string b)
{
return !string.Equals(a, b);
}
从上面的代码可以看出string类型的Equals和==是一样的。
public static bool operator ==(string a, string b)
{
return string.Equals(a, b);
}
[__DynamicallyInvokable, TargetedPatchingOptOut("Performance critical to inline across NGen image boundaries")]
public static bool operator !=(string a, string b)
{
return !string.Equals(a, b);
}
总结
值类型具有它从 Object.Equals(Object) 方法的 System.ValueType 重写中继承的默认值相等性实现。特殊的引用类型string类型，因为重写了Equals和==方法，所以string类型的Equals和==与值类型的相等性一样。对于其他的引用类型此时的Equals和==与引用相等ReferenceEquals的行为相同。
以上是由一个同事的问题引起，中间也查了很多资料，发现这篇文章在草稿箱中躺了很久了，今天突然看到就拿出来晒晒。中间修修改改，总尝试着用哪种方式来说明这个老生常谈的问题更好些。以上有些观点，纯属个人见解，如果你有更好的理解方式，不妨分享一下。如果对你有所帮助，不妨点一下推荐，让更多的人看到，说说自己对Equals和==的理解。
