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第8条:理解“对象等同性”这一概念(1)

  根据“等同性”(equality)来比较对象是一个非常有用的功能。不过,按照==操作符比较出来的结果未必是我们想要的,因为该操作比较的是两个指针本身,而不是其所指的对象。应该使用NSObject协议中声明的“isEqual”:方法来判断两个对象的等同性。一般来说,两个类型不同的对象总是不相等的(unequal)。某些对象提供了特殊的“等同性判定方法”(equality-checking method),如果已经知道两个受测对象都属于同一个类,那么就可以使用这种方法。以下述代码为例:

NSString *foo = @"Badger 123";  
NSString *bar = [NSStringstringWithFormat:@"Badger %i", 123];  
BOOL equalA = (foo == bar); //< equalA = NO 
BOOL equalB = [foo isEqual:bar]; //< equalB = YES 
BOOL equalC = [foo isEqualToString:bar]; //< equalC = YES 

  大家可以看到==与等同性判断方法之间的差别。NSString类实现了一个自己独有的等同性判断方法,名叫“isEqualToString:”。传递给该方法的对象必须是NSString,否则结果未定义(undefined)。调用该方法比调用“isEqual:”方法快,后者还要执行额外的步骤,因为它不知道受测对象的类型。
  NSObject协议中有两个用于判断等同性的关键方法:

- (BOOL)isEqual:(id)object;  
- (NSUInteger)hash;

  NSObject类对这两个方法的默认实现是:当且仅当其“指针值”(pointer value)完全相等时,这两个对象才相等。若想在自定义的对象中正确覆写这些方法,就必须先理解其约定(contract)。如果“isEqual:”方法判定两个对象相等,那么其hash方法也必须返回同一个值。但是,如果两个对象的hash方法返回同一个值,那么“isEqual:”方法未必会认为两者相等。
  比如有下面这个类:

@interface EOCPerson : NSObject  
@property (nonatomic, copy) NSString *firstName;  
@property (nonatomic, copy) NSString *lastName;  
@property (nonatomic, assign) NSUInteger age;  
@end 

  我们认为,如果两个EOCPerson的所有字段均相等,那么这两个对象就相等。于是“isEqual:”方法可以写成:

- (BOOL)isEqual:(id)object {  
    if (self == object) return YES;  
    if ([self class] != [object class]) return NO;  
 
    EOCPerson *otherPerson = (EOCPerson*)object;  
    if (![_firstName isEqualToString:otherPerson.firstName])  
        return NO;  
    if (![_lastName isEqualToString:otherPerson.lastName])  
        return NO;  
    if (_age != otherPerson.age)  
        return NO;  
    return YES;  
} 

  首先,直接判断两个指针是否相等。若相等,则其均指向同一对象,所以受测的对象也必定相等。接下来,比较两对象所属的类。若不属于同一个类,则两对象不相等。EOCPerson对象当然不可能与EOCDog对象相等。不过,有时我们可能认为:一个EOCPerson实例可以与其子类(比如EOCSmithPerson)实例相等。在继承体系(inheritance hierarchy)中判断等同性时,经常遭遇此类问题。所以实现“isEqual:”方法时要考虑到这种情况。最后,检测每个属性是否相等。只要其中有不相等的属性,就判定两对象不等,否则两对象相等。
  接下来该实现hash方法了。回想一下,根据等同性约定:若两对象相等,则其哈希码(hash)也相等,但是两个哈希码相同的对象却未必相等。这是能否正确覆写“isEqual:”方法的关键所在。下面这种写法完全可行:

- (NSUInteger)hash {  
    return 1337;  
} 

  不过若是这么写的话,在collection中使用这种对象将产生性能问题,因为collection在检索哈希表(hash table)时,会用对象的哈希码做索引。假如某个collection是用set实现的,那么set可能会根据哈希码把对象分装到不同的数组中。在向set中添加新对象时,要根据其哈希码找到与之相关的那个数组,依次检查其中各个元素,看数组中已有的对象是否和将要添加的新对象相等。如果相等,那就说明要添加的对象已经在set里面了。由此可知,如果令每个对象都返回相同的哈希码,那么在set中已有1?000?000个对象的情况下,若是继续向其中添加对象,则需将这1?000?000个对象全部扫描一遍。
  hash方法也可以这样来实现:

- (NSUInteger)hash {  
    NSString *stringToHash =  
        [NSStringstringWithFormat:@"%@:%@:%i",  
            _firstName, _lastName, _age];  
    return [stringToHash hash];  
} 

  这次所用的办法是将NSString对象中的属性都塞入另一个字符串中,然后令hash方法返回该字符串的哈希码。这么做符合约定,因为两个相等的EOCPerson对象总会返回相同的哈希码。但是这样做还需负担创建字符串的开销,所以比返回单一值要慢。把这种对象添加到collection中时,也会产生性能问题,因为要想添加,必须先计算其哈希码。
  再来看最后一种计算哈希码的办法:

- (NSUInteger)hash {  
    NSUInteger firstNameHash = [_firstName hash];  
    NSUInteger lastNameHash = [_lastName hash];  
    NSUInteger ageHash = _age;  
    return firstNameHash ^ lastNameHash ^ ageHash;  
} 

  这种做法既能保持较高效率,又能使生成的哈希码至少位于一定范围之内,而不会过于频繁地重复。当然,此算法生成的哈希码还是会碰撞(collision),不过至少可以保证哈希码有多种可能的取值。编写hash方法时,应该用当前的对象做做实验,以便在减少碰撞频度与降低运算复杂程度之间取舍。
  

特定类所具有的等同性判定方法

  除了刚才提到的NSString之外,NSArray与NSDictionary类也具有特殊的等同性判定方法,前者名为“isEqualToArray:”,后者名为“isEqualToDictionary:”。如果和其相比较的对象不是数组或字典,那么这两个方法会各自抛出异常。由于Objective-C在编译期不做强类型检查(strong type checking),这样容易不小心传入类型错误的对象,因此开发者应该保证所传对象的类型是正确的。
  如果经常需要判断等同性,那么可能会自己来创建等同性判定方法,因为无须检测参数类型,所以能大大提升检测速度。自己来编写判定方法的另一个原因是,我们想令代码看上去更美观、更易读,此动机与NSString类“isEqualToString:”方法的创建缘由相似,纯粹为了装点门面。使用此种判定方法编出来的代码更容易读懂,而且不用再检查两个受测对象的类型了。
  在编写判定方法时,也应一并覆写“isEqual:”方法。后者的常见实现方式为:如果受测的参数与接收该消息的对象都属于同一个类,那么就调用自已编写的判定方法,否则就交由超类来判断。例如,在EOCPerson类中可以实现如下两个方法:

- (BOOL)isEqualToPerson:(EOCPerson*)otherPerson {  
    if (self == object) return YES;  
 
    if (![_firstName isEqualToString:otherPerson.firstName])  
        return NO;  
    if (![_lastName isEqualToString:otherPerson.lastName])  
        return NO;  
    if (_age != otherPerson.age)  
        return NO;  
    return YES;  
}  
 
- (BOOL)isEqual:(id)object {  
    if ([self class] == [object class]) {  
        return [self isEqualToPerson:(EOCPerson*)object];  
    } else {  
        return [super isEqual:object];  
    }  
} 
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