C#字典中可以用什么作为键？

Question

我来自Python的世界，在那里只有可哈希对象才可以用作字典的键。在C#中是否存在类似的限制？你能使用自定义类型作为字典的键吗？

- static_rtti

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理论上你可以使用任何类型作为键值。但在实践中，应该选择不可变类型作为键值，否则当键值发生变化时会带来很多麻烦。 - Patryk Ćwiek

@PatrykĆwiek 注意此评论 -- “只有 GetHashCode 值和由 Equals 定义的等效类需要是不可变的。所有类类型都定义了一个合适的等效类——引用相等——通常只有可变对象应该使用这个等效类。如果字典的目的是将该类型的实例与其他东西关联起来，那么拥有可变类类型作为字典键就没有任何问题。” - ChrisW

Answer 1

字典键的要求是可以比较和可哈希。在.NET中，每种类型（除了指针类型）都派生自System.Object并且由于其Equals()方法始终可比较，所以它总是可比较的。而其GetHashCode()方法也使其可哈希。所以任何.NET类型都可以自动用作键。

如果你想使用自己的类型作为键，则只需要在需要重新定义对象标识时执行一些特殊操作。换句话说，如果你需要让两个不同的对象相等，则需要重写Equals()方法，通常比较对象的字段。然后还必须重写GetHashCode()，使相等的对象生成相同的哈希码。

如果该类型无法更改或您想为Dictionary自定义行为，则可以将自定义的IEqualityComparer<>传递给构造函数。请记住，使用自己的GetHashCode()生成的哈希码的质量决定了字典的效率。

- Hans Passant

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也许比“可比较的”更好的术语是“公平的”（equitable）。请参考此链接：https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.iequatable-1。 - Theodor Zoulias

Answer 2

是的，关键点在于它们实现了（或具有良好的默认实现）GetHashCode和Equals。 Dictionary<T, K> 实现可以利用通用的 IEqualityComparer<T>。

所有自定义类型都将带有GetHashCode和Equals的默认实现，因为它们是object的成员，但这个默认值可能并不总是与您的类型相关。

字典首先尝试获取哈希码以确定值将落入的桶。如果存在哈希冲突，则会回退到相等性（我认为是这样）。

请注意，您使用的键的类型（class、struct、基本类型等）可能会产生不同的性能特征。在我们的代码库中，我们发现struct中的默认GetHashCode实现不如我们自己重写的快。我们还发现，嵌套字典在访问时间方面表现更好，而单个具有复合键的字典则较差。

- Adam Houldsworth

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如果您使用显而易见的相等定义（即，如果所有字段都相等，则对象相等），那么默认的Equals和GetHashCode足够好了吧？（除了性能原因，但我还没有到那个地步） - static_rtti

对于一个 class 类型，其默认的相等性实现方式并非基于字段相等，而是基于引用相等。对于一个 struct 类型，我想它是基于值相等，前 x 个字节块或类似的某些奥秘进行比较的。个人认为，确保自定义类型作为键的实现方式被明确定义是很重要的，但同时我们很少使用自定义类型作为键。 - Adam Houldsworth

@static_rtti 不一定，所有引用类型默认使用引用相等性。 - Patryk Ćwiek

关于性能，你是正确的。值类型的GetHashCode默认实现使用反射来获取类型字段的值（http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.object.gethashcode.aspx）。这非常慢。另一方面，这为您提供了相当不错的默认行为。 - Charles Barthélemy

@CharlesBarthélemy 是的，默認情況下實際上就像您所期望的那樣，這是幸運的。我從來沒有意識到它使用了反射。 - Adam Houldsworth

Answer 3

可以，只需要实现 IEqualityComparer 接口，重写 GetHashCode 和 Equals 方法。

- Suhan

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那么你必须自己完成所有工作吗？有什么可以帮助你实现哈希函数的东西吗？ - static_rtti

“GetHasCode”是一个有趣的方法名称。默认实现为“return false;” :) - Tim Schmelter

@static_rtti：System.Object有一个默认的GetHashCode()实现，它可能只是基于对象的地址（或者在垃圾回收的情况下可能是一种ID）。其他一些对象，例如System.String，则覆盖它以返回与它们的内容相关的内容。对于所有其他情况，您可以使用IEqualityComparer的实现来自定义哈希处理。例如，查看StringComparer类：其每个成员都具有不同的IEqualityComparer实现，以匹配字符串比较，因此您可以实现区分大小写的哈希处理。 - Medinoc

@Suhan，你实际上不需要实现那个接口，但这样做可以说是一件好事。 - Adam Houldsworth

@Suhan 我知道，但是你的回答似乎暗示着这是“必需的”。 - Adam Houldsworth