1 兩數(shù)組是否“相等”？

         在實際開發(fā)中，有時我們需要比對兩個數(shù)組是否擁有一致的元素，例如，以下兩個數(shù)組由于擁有相同的元素，因此被認為是相等的：

           int[] arr1 = new int[]

            {

                1,2,3,4

            };

            int[] arr2 = new int[]

            {

                1,2,3,4

            };

         在.NET早期版本中，要實現(xiàn)上述數(shù)組比對功能，必須自己動手編寫一個函數(shù)，在其內(nèi)部使用循環(huán)語句逐個比較兩個數(shù)組的對應(yīng)元素，才知道這兩個數(shù)組是否相等。

         在.NET 4.0中，數(shù)組基類Array實現(xiàn)了一個新增的接口IStructuralEquatable，從而使得所有數(shù)組都可直接比對其所擁有的元素是否相等。

         IStructuralEquatable接口的定義如下，其中最重要的成員就是它所定義的Equals()方法。

public interface IStructuralEquatable

{

    bool Equals(object other, IEqualityComparer comparer);

    int GetHashCode(IEqualityComparer comparer);

}

         上述聲明中還涉及另一個接口IEqualityComparer，它的聲明如下：

    public interface IEqualityComparer

    {

        bool Equals(object x, object y);

        int GetHashCode(object obj);

    }

         實現(xiàn)了IEqualityComparer接口的對象被稱為“集合對象相等比較器”。

         .NET 4.0基類庫中提供了好幾個直接可用的“集合對象相等比較器”，有兩種方式獲取這些預(yù)定義的“集合對象相等比較器”：

         （1）使用StructuralComparisons類的靜態(tài)屬性StructuralEqualityComparer獲取一個StructuralEqualityComparer類型實例的引用。

      延伸閱讀：

“程序集接口最小化”設(shè)計原則

       StructuralComparisons和StructuralEqualityComparer這兩個類型均屬于System.Collections命名空間，位于.NET的核心程序集mscorlib.dll內(nèi)，前者是public的，而后者是internal的。

       默認情況下，聲明為internal的類型只能在本程序集內(nèi)使用，其它程序集無法“看到”它。

       因此，StructuralComparisons類在定義其靜態(tài)屬性StructuralEqualityComparer時，沒有直接向外界暴露StructuralEqualityComparer類型，而是將其轉(zhuǎn)換為公有的IEqualityComparer接口：

    public static class StructuralComparisons

    {

       public static IEqualityComparer StructuralEqualityComparer { get; }

     //……

    }

       這種設(shè)計方法貫徹了.NET組件化開發(fā)中的“程序集接口最小化”原則。該原則說：設(shè)計一個程序集時應(yīng)該盡可能地減少聲明為public的類型。

       .NET設(shè)計者在設(shè)計public類型StructuralComparisons時，沒有讓其靜態(tài)屬性直接將一個StructuralEqualityComparer對象的引用返回給外界，而將其轉(zhuǎn)換為一個外界“知道”的公有接口IEqualityComparer，從而將StructuralEqualityComparer類型的定義完全封裝在程序集內(nèi)部，外界甚至不知道有這么一個類型的存在。

       這種設(shè)計方式的好處是：

       我們可以在程序集內(nèi)部設(shè)計任意多個實現(xiàn)了IEqualityComparer接口的類型，由于這些類型對于外界而言是“透明”的，因此，程序集內(nèi)部的修改對外界程序集使用者可能帶來的影響就很小了。

       這種設(shè)計方法值得注意。

         （2）使用EqualityComparer<T>靜態(tài)屬性Default獲取一個.NET4.0針對泛型類型T所提供的默認“集合對象相等比較器”對象的引用，同樣地，它沒有將程序集內(nèi)部的某個具體類型發(fā)布出去，而是玩了一點小花樣，發(fā)布了一個實現(xiàn)了IEqualityComparer接口的公有抽象基類EqualityComparer<T>：

    public abstract class EqualityComparer<T> :

        IEqualityComparer, IEqualityComparer<T>

    {

        public static EqualityComparer<T> Default { get; }

        //...

    }

         可以將.NET基類庫設(shè)計者的設(shè)計思路表述為下圖 。

         因此，使用上述兩種方式的任意一種，我們可以寫出以下代碼來直接判斷兩個整型數(shù)組是否擁有完全一致元素：

    bool IsEqual1=(arr1 as IStructuralEquatable).Equals(

        arr2, StructuralComparisons.StructuralEqualityComparer);

    bool IsEqual2=(arr1 as IStructuralEquatable).Equals(

        arr2, EqualityComparer<int>.Default)

         當比對兩個數(shù)組時，如果兩個數(shù)組的長度不一樣，數(shù)組基類Array所實現(xiàn)的IStructuralEquatable.Equals()方法將返回false，否則，它逐個比較兩個數(shù)組的對應(yīng)元素，找到一個不同的，返回false，如果一直比較完所有元素，都沒有發(fā)現(xiàn)有不同的，則Equals()方法返回true。

2兩個數(shù)組“誰大誰小”？

         如果兩個數(shù)組的長度一樣，我們還可以定義這兩個數(shù)組“誰大誰小”：

           int[] arr1 = new int[]

            {

                1,2,3,4

            };

            int[] arr2 = new int[]

            {

                1,2,3,5

            };

         上述兩個數(shù)組中，由于arr1與arr2前幾個元素都相等，但第4個元素arr2大于arr1，所以，我們認為：arr2“大于”arr1

         為了比較兩個集合的大小，.NET 4.0引入了一個新的接口IStructuralComparable，并且讓數(shù)組基類Array也實現(xiàn)了此接口，這意味著在.NET 4.0中，兩個數(shù)組對象是可以比較“大小”的。

public interface IStructuralComparable

{

    int CompareTo(object other, IComparer comparer);

}

         注意上面的接口聲明中用到了一個實現(xiàn)IComparer接口的“集合對象大小比較器”對象。.NET基類庫同樣提供了幾個默認的“集合對象大小比較器”可供直接使用，也有兩種方式獲取這些默認的“集合對象大小比較器”實例：

         （1）通過我們前面用過的StructuralComparisons類的另一個靜態(tài)屬性StructuralComparer獲取，它在內(nèi)部使用System.Collections.Comparer類的Default靜態(tài)屬性所引用的包容了本地文化信息（CultureInfo）的Comparer對象來完成比較大小的工作，此對象是CLR在裝入程序集時創(chuàng)建的。

         （2）通過Comparer<T>.Default屬性獲取針對特定類型的默認“集合對象大小比較器”對象。

         由此，我們可以寫出以下代碼來比較兩個整型數(shù)組誰大誰小：

    int result1=(arr1 as IStructuralComparable).CompareTo(

        arr2, StructuralComparisons.StructuralComparer);

    int result2= (arr1 as IStructuralComparable).CompareTo(

        arr2,Comparer<int>.Default)

         如果arr1>arr2，我們得到“1”；arr1<arr2，我們得到“-1”；arr1“等于”arr2，我們得到“0”。

3 小結(jié)

         由于.NET 4.0讓數(shù)組基類Array實現(xiàn)了IStructuralEquatable和IStructuralComparable兩個接口，從而使得所有數(shù)組都可以直接比較其內(nèi)容了。

         通常情況下，使用.NET 4.0提供的幾個預(yù)定義集合對象比較器就足夠了，不過，我們也可以通過定義自己的“集合對象相等比較器”（只需定義一個實現(xiàn)IEqualityComparer 接口的類）或“集合對象大小比較器”（只需定義一個實現(xiàn)IComparer接口的類），從而定義自己的數(shù)組比較規(guī)則。

         對于其元素為自定義引用類型的數(shù)組，推薦讓此自定義類型實現(xiàn)IComparable接口，并且重寫Object.Equals()方法。這么做的目的是讓數(shù)組中的所有對象都可以相互比較，并且能直接調(diào)用數(shù)組基類Array所提供的排序、查找、篩選等功能。

         另外，.NET基類庫中相關(guān)的設(shè)計方案也是值得大家學(xué)習(xí)借鑒的。

         我在本文中詳細介紹了.NET基類庫如何設(shè)計集合對象相等比較器，但沒有介紹它是如何設(shè)計集合對象大小比較器的，這個進一步深入探索的任務(wù)就留給好奇心強的讀者，我只想指出一點，.NET 基類庫中，集合對象大小比較器與集合對象相等比較器的設(shè)計思路是類似的。