Objective-C -- isEqual与hash

2023年5月2日 300次阅读 来源: 人生看淡不服就干

为什么要有isEqual方法

对于对象类型, ==运算符比较的是对象的地址，即是否为同一对象。

对象地址相等不代表对象相等，即对象地址相等是对象相等的必要非充分条件。

isEqual方法就是用来判断两个对象是否相等。

isEqual的默认实现

isEqual方法是NSObject中声明的，默认实现就是简单的比较对象地址。

@implementation NSObject (Approximate)
- (BOOL)isEqual:(id)object {
  return self == object;
}
@end

NSObject的子类可以实现自己的isEqual:方法，一般方式如下：

  • 实现新的isEqualTo__ClassName__: 方法，用来做具体属性值的对比，我们叫做高层比较方法
  • 重载isEqual:,先做对象地址的比较，以及对象类型的比较，然后调用高层比较方法
  • 重载hash:,这个方法后面再讲

如果是集合类型的话，还应该做深度判等，即所有成员一一进行比较。

综合举例如下：

@implementation NSArray (Approximate)
- (BOOL)isEqualToArray:(NSArray *)array {
  if (!array || [self count] != [array count]) {
    return NO;
  }

  for (NSUInteger idx = 0; idx < [array count]; idx++) {
      if (![self[idx] isEqual:array[idx]]) {
          return NO;
      }
  }

  return YES;
}

- (BOOL)isEqual:(id)object {
  if (self == object) {
    return YES;
  }

  if (![object isKindOfClass:[NSArray class]]) {
    return NO;
  }

  return [self isEqualToArray:(NSArray *)object];
}
@end

在Foundation中，很多NSObject的子类已经定义好了自己的isEqual，及其高层比较方法：

  • NSAttributedString -isEqualToAttributedString:
  • NSData -isEqualToData:
  • NSDate -isEqualToDate:
  • NSDictionary -isEqualToDictionary:
  • NSHashTable -isEqualToHashTable:
  • NSIndexSet -isEqualToIndexSet:
  • NSNumber -isEqualToNumber:
  • NSOrderedSet -isEqualToOrderedSet:
  • NSSet -isEqualToSet:
  • NSString -isEqualToString:
  • NSTimeZone -isEqualToTimeZone:
  • NSValue -isEqualToValue:

NSArray中isEqual相关实践

看一段示例代码

    NSString* name1 = @"小明";
    NSMutableArray* array = [NSMutableArray arrayWithObjects:name1,nil];
    NSString* name2 = [NSString stringWithFormat:@"小明"];
    NSLog(@"name1:%p,name2:%p",name1,name2);
    NSLog(@"[array contain:name2]=%d",[array containsObject:name2]);
    [array removeObject:name2];
    NSLog(@"[array remove:name2].count=%zd",array.count);

打印结果

name1:0x108e58200,name2:0x600000436780
[array contain:name2]=1
[array remove:name2].count=0

可见，NSArray的containsObject:和removeObject:方法都是使用了isEqual来判断成员是否相等的。removeObject:会把所有相等的成员都移除掉。

为什么要有hash方法

我们在数组中查找某个成员，在数组未排序的情况下, 查找的时间复杂度是O(array_length)

为了提高查找的速度, Hash Table出现了。当成员被加入到Hash Table中时, 会给它分配一个hash值, 以标识该成员在集合中的位置，通过这个位置标识可以将查找的时间复杂度优化到O(1), 当然如果多个成员都是同一个位置标识, 那么查找就不能达到O(1)了

重点来了:

分配的这个hash值(即用于查找集合中成员的位置标识), 就是通过hash方法计算得来的, 且hash方法返回的hash值最好唯一

和数组相比, 基于hash值索引的Hash Table查找某个成员的过程就是

Step 1: 通过hash值直接找到查找目标的位置

Step 2: 如果目标位置上有多个相同hash值得成员, 此时再按照数组方式进行查找

hash方法什么时候被调用?

HashTable是一种基本的数据结构，NSSet和NSDictionary都是使用了HashTable存储数据，因此可以确保它们查询成员的速度为O(1)。而NSArray使用了顺序表存储数据，查询速度为O(n)。

hash方法只在对象被添加至NSSet和设置为NSDictionary的key时会调用
NSSet添加新成员时, 需要根据hash值来快速查找成员, 以保证集合中是否已经存在该成员
NSDictionary在查找key时, 也利用了key的hash值来提高查找的效率

hash和isEqual的关系

  • 对象的判等是相互的 ([a isEqual:b] ⇒ [b isEqual:a])
  • 如果两个对象相等，那么它们的hash值一定相等 ([a isEqual:b] ⇒ [a hash] == [b hash])
  • 值相等，两个对象不一定相等 ([a hash] == [b hash] ¬⇒ [a isEqual:b])

总之，hash值是对象判等的必要非充分条件

为了优化判等的效率, 基于hash的NSSet和NSDictionary在判断成员是否相等时, 会这样做

Step 1: 集成成员的hash值是否和目标hash值相等, 如果相同进入Step 2, 如果不等, 直接判断不相等

Step 2: hash值相同(即Step 1)的情况下, 再进行对象判等, 作为判等的结果

如何重写自己的hash方法

hash方法是NSObject中声明的，默认实现是返回对象的内存地址。

那么hash方法的最佳实践到底是什么呢?
大神Mattt Thompson在Equality中给出的结论就是

In reality, a simple XOR over the hash values of critical properties is sufficient 99% of the time(对关键属性的hash值进行位异或运算作为hash值)

比如对于Person类的hash方法实现如下

- (NSUInteger)hash {
    return [self.name hash] ^ [self.birthday hash];
}

参考文章

iOS开发 之 不要告诉我你真的懂isEqual与hash!
Equality

    原文作者：人生看淡不服就干
    原文地址: https://www.jianshu.com/p/638b64b1f085
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