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平等と多態性

2つの不変クラスBaseおよびDerived(Baseから派生)を使用して、Equalityを定義して、

  • 等価性は常にポリモーフィックです。つまり、_((Base)derived1).Equals((Base)derived2)_は_Derived.Equals_を呼び出します

  • 演算子_==_および_!=_は、EqualsではなくReferenceEqualsを呼び出します(値の等価性)

私がしたこと:

_class Base: IEquatable<Base> {
  public readonly ImmutableType1 X;
  readonly ImmutableType2 Y;

  public Base(ImmutableType1 X, ImmutableType2 Y) { 
    this.X = X; 
    this.Y = Y; 
  }

  public override bool Equals(object obj) {
    if (object.ReferenceEquals(this, obj)) return true;
    if (obj is null || obj.GetType()!=this.GetType()) return false;

    return obj is Base o 
      && X.Equals(o.X) && Y.Equals(o.Y);
  }

  public override int GetHashCode() => HashCode.Combine(X, Y);

  // boilerplate
  public bool Equals(Base o) => object.Equals(this, o);
  public static bool operator ==(Base o1, Base o2) => object.Equals(o1, o2);
  public static bool operator !=(Base o1, Base o2) => !object.Equals(o1, o2);    }
_

ここではすべてがEquals(object)になり、常に多態的であるため、両方のターゲットが達成されます。

次に私はこのように導きます:

_class Derived : Base, IEquatable<Derived> {
  public readonly ImmutableType3 Z;
  readonly ImmutableType4 K;

  public Derived(ImmutableType1 X, ImmutableType2 Y, ImmutableType3 Z, ImmutableType4 K) : base(X, Y) {
    this.Z = Z; 
    this.K = K; 
  }

  public override bool Equals(object obj) {
    if (object.ReferenceEquals(this, obj)) return true;
    if (obj is null || obj.GetType()!=this.GetType()) return false;

    return obj is Derived o
      && base.Equals(obj) /* ! */
      && Z.Equals(o.Z) && K.Equals(o.K);
  }

  public override int GetHashCode() => HashCode.Combine(base.GetHashCode(), Z, K);

  // boilerplate
  public bool Equals(Derived o) => object.Equals(this, o);
}
_

これは基本的に同じですが、_base.Equals_を呼び出す場合、base.Equals(object)ではなくbase.Equals(Derived)を呼び出します(これにより、無限の再帰が発生します)。

また、Equals(C)は、この実装ではいくつかのボックス化/ボックス化解除を行いますが、それは私にとって価値があります。

私の質問は-

まずこれは正しいですか?私の( testing )はそれを示唆しているようですが、C#が同等で非常に難しいので、もうよくわかりません...これが間違っているケースはありますか?

第二に-これは良いですか?これを達成するためのよりきれいな方法はありますか?

25
kofifus

コードは、拡張メソッドといくつかのボイラーコードの組み合わせを使用して簡略化できます。これにより、ほとんどすべての苦痛が取り除かれ、クラスはすべての特別なEdgeケースに対処する必要なく、インスタンスの比較に集中できます。

namespace System {
  public static partial class ExtensionMethods {
    public static bool Equals<T>(this T inst, object obj, Func<T, bool> thisEquals) where T : IEquatable<T> =>
      object.ReferenceEquals(inst, obj) // same reference ->  equal
      || !(obj is null) // this is not null but obj is -> not equal
      && obj.GetType() == inst.GetType() // obj is more derived than this -> not equal
      && obj is T o // obj cannot be cast to this type -> not equal
      && thisEquals(o);
  }
}

私は今できる:

class Base : IEquatable<Base> {
    public SomeType1 X;
    SomeType2 Y;
    public Base(SomeType1 X, SomeType2 Y) => (this.X, this.Y) = (X, Y);

    public bool ThisEquals(Base o) => (X, Y) == (o.X, o.Y);

    // boilerplate
    public override bool Equals(object obj) => this.Equals(obj, ThisEquals);
    public bool Equals(Base o) => object.Equals(this, o);
    public static bool operator ==(Base o1, Base o2) => object.Equals(o1, o2);
    public static bool operator !=(Base o1, Base o2) => !object.Equals(o1, o2);
}


class Derived : Base, IEquatable<Derived> {
    public SomeType3 Z;
    SomeType4 K;
    public Derived(SomeType1 X, SomeType2 Y, SomeType3 Z, SomeType4 K) : base(X, Y) => (this.Z, this.K) = (Z, K);

    public bool ThisEquals(Derived o) => base.ThisEquals(o) && (Z, K) == (o.Z, o.K);

    // boilerplate
    public override bool Equals(object obj) => this.Equals(obj, ThisEquals);
    public bool Equals(Derived o) => object.Equals(this, o);
}

これは良いことであり、キャストやnullチェックはなく、実際の作業はすべてThisEqualsで明確に分離されます。
testing


不変のクラスの場合、ハッシュコードをキャッシュし、ハッシュコードが異なる場合、それをEqualsで使用してショートカットの等価性を高めることにより、さらに最適化できます。

namespace System.Immutable {
  public interface IImmutableEquatable<T> : IEquatable<T> { };

  public static partial class ExtensionMethods {
    public static bool ImmutableEquals<T>(this T inst, object obj, Func<T, bool> thisEquals) where T : IImmutableEquatable<T> =>
      object.ReferenceEquals(inst, obj) // same reference ->  equal
      || !(obj is null) // this is not null but obj is -> not equal
      && obj.GetType() == inst.GetType() // obj is more derived than this -> not equal
      && inst.GetHashCode() == obj.GetHashCode() // optimization, hash codes are different -> not equal
      && obj is T o // obj cannot be cast to this type -> not equal
      && thisEquals(o);

    public static int GetHashCode<T>(this T inst, ref int? hashCache, Func<int> thisHashCode) where T : IImmutableEquatable<T> {
      if (hashCache is null) hashCache = thisHashCode();
      return hashCache.Value;
    }
  }
}


これでできるようになりました:

class Base : IImmutableEquatable<Base> {
    public readonly SomeImmutableType1 X;
    readonly SomeImmutableType2 Y;
    public Base(SomeImmutableType1 X, SomeImmutableType2 Y) => (this.X, this.Y) = (X, Y);

    public bool ThisEquals(Base o) => (X, Y) == (o.X, o.Y);
    public int ThisHashCode() => (X, Y).GetHashCode();


    // boilerplate
    public override bool Equals(object obj) => this.ImmutableEquals(obj, ThisEquals);
    public bool Equals(Base o) => object.Equals(this, o);
    public static bool operator ==(Base o1, Base o2) => object.Equals(o1, o2);
    public static bool operator !=(Base o1, Base o2) => !object.Equals(o1, o2);
    protected int? hashCache;
    public override int GetHashCode() => this.GetHashCode(ref hashCache, ThisHashCode);
}


class Derived : Base, IImmutableEquatable<Derived> {
    public readonly SomeImmutableType3 Z;
    readonly SomeImmutableType4 K;
    public Derived(SomeImmutableType1 X, SomeImmutableType2 Y, SomeImmutableType3 Z, SomeImmutableType4 K) : base(X, Y) => (this.Z, this.K) = (Z, K);

    public bool ThisEquals(Derived o) => base.ThisEquals(o) && (Z, K) == (o.Z, o.K);
    public new int ThisHashCode() => (base.ThisHashCode(), Z, K).GetHashCode();


    // boilerplate
    public override bool Equals(object obj) => this.ImmutableEquals(obj, ThisEquals);
    public bool Equals(Derived o) => object.Equals(this, o);
    public override int GetHashCode() => this.GetHashCode(ref hashCache, ThisHashCode);
}

これはそれほど悪くはありません-より複雑ですが、すべて私がちょうどカット&ペーストしたボイラープレートです...ロジックはThisEqualsThisHashCodeに明確に分離されています

(テスト)

6
kofifus

さて、問題には2つの部分があると思います。

  1. 入れ子のレベルで等しいを実行する
  2. 同じタイプに制限する

これはうまくいくでしょうか? https://dotnetfiddle.net/eVLiMZ (dotnetfiddleでコンパイルしないと古い構文を使用する必要がありました)

using System;


public class Program
{
    public class Base
    {
        public string Name { get; set; }
        public string VarName { get; set; }

        public override bool Equals(object o)
        {
            return object.ReferenceEquals(this, o) 
                || o.GetType()==this.GetType() && ThisEquals(o);
        }

        protected virtual bool ThisEquals(object o)
        {
            Base b = o as Base;
            return b != null
                && (Name == b.Name);
        }

        public override string ToString()
        {
            return string.Format("[{0}@{1} Name:{2}]", GetType(), VarName, Name);
        }

        public override int GetHashCode()
        {
            return Name.GetHashCode();
        }
    }

    public class Derived : Base
    {
        public int Age { get; set; }

        protected override bool ThisEquals(object o)
        {
            var d = o as Derived;
            return base.ThisEquals(o)
                && d != null
                && (d.Age == Age);
        }

        public override string ToString()
        {
            return string.Format("[{0}@{1} Name:{2} Age:{3}]", GetType(), VarName, Name, Age);
        }

        public override int GetHashCode()
        {
            return base.GetHashCode() ^ Age.GetHashCode();
        }
    }

    public static void Main()
    {
        var b1 = new Base { Name = "anna", VarName = "b1" };
        var b2 = new Base { Name = "leo", VarName = "b2" };
        var b3 = new Base { Name = "anna", VarName = "b3" };
        var d1 = new Derived { Name = "anna", Age = 21, VarName = "d1" };
        var d2 = new Derived { Name = "anna", Age = 12, VarName = "d2" };
        var d3 = new Derived { Name = "anna", Age = 21, VarName = "d3" };

        var all = new object [] { b1, b2, b3, d1, d2, d3 };

        foreach(var a in all) 
        {
            foreach(var b in all)
            {
                Console.WriteLine("{0}.Equals({1}) => {2}", a, b, a.Equals(b));
            }
        }
    }
}

10
aiodintsov

このリフレクションを使用した比較方法は、拡張メソッド以外の方が簡単です。また、プライベートメンバーをプライベートに保ちます。

ロジックはすべてIImmutableExtensionsクラスにあります。読み取り専用のフィールドを確認して、比較に使用するだけです。

オブジェクト比較のために、基本クラスまたは派生クラスのメソッドは必要ありません。 _==_、_!=_、およびEquals()をオーバーライドする場合は、拡張メソッドImmutableEqualsを呼び出すだけです。ハッシュコードと同じです。

_public class Base : IEquatable<Base>, IImmutable
{
    public readonly ImmutableType1 X;
    readonly ImmutableType2 Y;

    public Base(ImmutableType1 X, ImmutableType2 Y) => (this.X, this.Y) = (X, Y);

    // boilerplate
    public override bool Equals(object obj) => this.ImmutableEquals(obj);
    public bool Equals(Base o) => this.ImmutableEquals(o);
    public static bool operator ==(Base o1, Base o2) => o1.ImmutableEquals(o2);
    public static bool operator !=(Base o1, Base o2) => !o1.ImmutableEquals(o2);
    private int? _hashCache;
    public override int GetHashCode() => this.ImmutableHash(ref _hashCache);
}

public class Derived : Base, IEquatable<Derived>, IImmutable
{
    public readonly ImmutableType3 Z;
    readonly ImmutableType4 K;

    public Derived(ImmutableType1 X, ImmutableType2 Y, ImmutableType3 Z, ImmutableType4 K) : base(X, Y) => (this.Z, this.K) = (Z, K);

    public bool Equals(Derived other) => this.ImmutableEquals(other);
}
_

そしてIImmutableExtensionsクラス:

_public static class IImmutableExtensions
{
    public static bool ImmutableEquals(this IImmutable o1, object o2)
    {
        if (ReferenceEquals(o1, o2)) return true;
        if (o2 is null || o1.GetType() != o2.GetType() || o1.GetHashCode() != o2.GetHashCode()) return false;

        foreach (var tProp in GetImmutableFields(o1))
        {
            var test = tProp.GetValue(o1)?.Equals(tProp.GetValue(o2));
            if (test is null) continue;
            if (!test.Value) return false;
        }
        return true;
    }

    public static int ImmutableHash(this IImmutable o, ref int? hashCache)
    {
        if (hashCache is null)
        {
            hashCache = 0;

            foreach (var tProp in GetImmutableFields(o))
            {
                hashCache = HashCode.Combine(hashCache.Value, tProp.GetValue(o).GetHashCode());
            }
        }
        return hashCache.Value;
    }

    private static IEnumerable<FieldInfo> GetImmutableFields(object o)
    {
        var t = o.GetType();
        do
        {
            var fields = t.GetFields(BindingFlags.DeclaredOnly | BindingFlags.Instance | BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Public).Where(field => field.IsInitOnly);

            foreach(var field in fields)
            {
                yield return field;
            }
        }
        while ((t = t.BaseType) != typeof(object));
    }
}
_

古い答え:(これは参照用に残しておきます)

objectにキャストしなければならないというあなたの話に基づいて、派生クラスから呼び出すときにメソッドEquals(object)Equals(Base)があいまいであることがわかりました。

これは、ロジックを両方のクラスから、私たちの意図をよりよく表すメソッドに移動する必要があると私に言いました。

基本クラスのImmutableEqualsがオーバーライドされたValuesEqualを呼び出すので、平等は多相のままです。ここで、各派生クラスで、同等性を比較する方法を決定できます。

これは、その目的でリファクタリングされたコードです。

改訂された回答:

IsEqual()GetHashCode()のロジックはすべて、比較したい不変フィールドを含むタプルを単純に指定した場合に機能することに気付きました。これにより、すべてのクラスで大量のコードが重複することを回避できます。

派生クラスを作成してGetImmutableTuple()をオーバーライドするのは開発者次第です。リフレクションを使用しないと(他の回答を参照)、これはすべての悪の中で最も少ないと感じます。

_public class Base : IEquatable<Base>, IImmutable
{
    public readonly ImmutableType1 X;
    readonly ImmutableType2 Y;

    public Base(ImmutableType1 X, ImmutableType2 Y) => 
      (this.X, this.Y) = (X, Y);

    protected virtual IStructuralEquatable GetImmutableTuple() => (X, Y);

    // boilerplate
    public override bool Equals(object o) => IsEqual(o as Base);
    public bool Equals(Base o) => IsEqual(o);
    public static bool operator ==(Base o1, Base o2) => o1.IsEqual(o2);
    public static bool operator !=(Base o1, Base o2) => !o1.IsEqual(o2);
    public override int GetHashCode() => hashCache is null ? (hashCache = GetImmutableTuple().GetHashCode()).Value : hashCache.Value;
    protected bool IsEqual(Base obj) => ReferenceEquals(this, obj) || !(obj is null) && GetType() == obj.GetType() && GetHashCode() == obj.GetHashCode() && GetImmutableTuple() != obj.GetImmutableTuple();
    protected int? hashCache;
}

public class Derived : Base, IEquatable<Derived>, IImmutable
{
    public readonly ImmutableType3 Z;
    readonly ImmutableType4 K;

    public Derived(ImmutableType1 X, ImmutableType2 Y, ImmutableType3 Z, ImmutableType4 K) : base(X, Y) => 
      (this.Z, this.K) = (Z, K);

    protected override IStructuralEquatable GetImmutableTuple() => (base.GetImmutableTuple(), K, Z);

    // boilerplate
    public bool Equals(Derived o) => IsEqual(o);
}
_
8
Jerry

別の方法は、Reflectionを使用してすべてのフィールドとプロパティを自動的に比較することです。 Immutable属性でそれらを装飾するだけで、AutoCompare()が残りの部分を処理します。

これは、Reflectionを使用して、Immutableで装飾されたフィールドとプロパティに基づいてHashCodeを構築し、それをキャッシュしてオブジェクトの比較を最適化します。

public class Base : ComparableImmutable, IEquatable<Base>, IImmutable
{
    [Immutable]
    public ImmutableType1 X { get; set; }

    [Immutable]
    readonly ImmutableType2 Y;

    public Base(ImmutableType1 X, ImmutableType2 Y) => (this.X, this.Y) = (X, Y);

    public bool Equals(Base o) => AutoCompare(o);
}

public class Derived : Base, IEquatable<Derived>, IImmutable
{
    [Immutable]
    public readonly ImmutableType3 Z;

    [Immutable]
    readonly ImmutableType4 K;

    public Derived(ImmutableType1 X, ImmutableType2 Y, ImmutableType3 Z, ImmutableType4 K)
        : base(X, Y)
        => (this.Z, this.K) = (Z, K);

    public bool Equals(Derived o) => AutoCompare(o);
}

[AttributeUsage(validOn: AttributeTargets.Field | AttributeTargets.Property)]
public class ImmutableAttribute : Attribute { }

public abstract class ComparableImmutable
{
    static BindingFlags flags = BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance | BindingFlags.DeclaredOnly;

    protected int? hashCache;

    public override int GetHashCode()
    {
        if (hashCache is null)
        {
            hashCache = 0;
            var type = GetType();

            do
            {
                foreach (var field in type.GetFields(flags).Where(field => Attribute.IsDefined(field, typeof(ImmutableAttribute))))
                    hashCache = HashCode.Combine(hashCache, field.GetValue(this));

                foreach (var property in type.GetProperties(flags).Where(property => Attribute.IsDefined(property, typeof(ImmutableAttribute))))
                    hashCache = HashCode.Combine(hashCache, property.GetValue(this));

                type = type.BaseType;
            }
            while (type != null);
        }

        return hashCache.Value;
    }

    protected bool AutoCompare(object obj2)
    {
        if (ReferenceEquals(this, obj2)) return true;

        if (obj2 is null
            || GetType() != obj2.GetType()
            || GetHashCode() != obj2.GetHashCode())
            return false;

        var type = GetType();

        do
        {
            foreach (var field in type.GetFields(flags).Where(field => Attribute.IsDefined(field, typeof(ImmutableAttribute))))
            {
                if (field.GetValue(this) != field.GetValue(obj2))
                {
                    return false;
                }
            }

            foreach (var property in type.GetProperties(flags).Where(property => Attribute.IsDefined(property, typeof(ImmutableAttribute))))
            {
                if (property.GetValue(this) != property.GetValue(obj2))
                {
                    return false;
                }
            }

            type = type.BaseType;
        }
        while (type != null);

        return true;
    }

    public override bool Equals(object o) => AutoCompare(o);
    public static bool operator ==(Comparable o1, Comparable o2) => o1.AutoCompare(o2);
    public static bool operator !=(Comparable o1, Comparable o2) => !o1.AutoCompare(o2);
}
3
Jerry