引用相等性与结构相等性

定义

在任何编程语言中，我们有两种方式来比较对象并检查它们是否相等：

• 引用相等性，
• 结构相等性。

引用相等性指的是两个对象指向内存中完全相同的对象，即它们使用相同的引用。

结构相等性则意味着两个对象具有相同的值。尽管如此，它们仍可能指向内存中的不同位置，即它们不一定持有相同的引用。

注意： 引用相等性蕴含结构相等性。

在 Kotlin 中，我们为这两种相等性提供了对应的运算符：

• 使用 === 检查引用相等性
• 使用 == 检查结构相等性

代码示例

1val starters1 = listOf("charmander", "squirtle", "bulbasaur") // 一个列表对象
2val starters2 = listOf("charmander", "squirtle", "bulbasaur") // 另一个内容相同但不同的列表
3
4println(starters1 === starters2) // false：变量指向不同的内存位置
5println(starters1 == starters2) // true：变量持有的值相等
6println(starters1 !== starters2) // true：第一个比较的否定
7println(starters1 != starters2) // false：第二个比较的否定

两个对象是否结构相等取决于它们的类型，更具体地说，取决于其 equals 方法的实现方式。

实际上，Kotlin 的 == 运算符用于结构相等时会调用对象的 equals 方法进行比较。Kotlin 默认的 a == b 实现是 a?.equals(b) ?: (b === null)。这意味着：

• 如果 a 不为 null，则它必须与 b 相等（根据其 equals 方法的实现）
• 如果 a 为 null，则 b 也必须为 null

注意： Kotlin 会自动将 a == null 转换为 a === null。因此你无需手动做这种微优化。

equals 的特性

任何 equals 方法的实现都必须满足以下性质：

• 自反性： 对于任意非空值 x，x.equals(x) 应返回 true。
• 对称性： 对于任意非空值 x 和 y，当且仅当 y.equals(x) 返回 true 时，x.equals(y) 才返回 true。
• 传递性： 对于任意非空值 x、y 和 z，如果 x.equals(y) 返回 true 且 y.equals(z) 返回 true，则 x.equals(z) 也应返回 true。
• 一致性： 对于任意非空值 x 和 y，在未修改 equals 比较所依赖的信息的前提下，多次调用 x.equals(y) 会一致地返回 true 或一致地返回 false。
• 永不等于 null： 对于任意非空值 x，x.equals(null) 应返回 false。

练习

一种奇怪的现象

让我们探索 JVM 的一个特殊行为：

• 编写一个返回类型为 Int? 的函数，并让它返回某个固定的整数（忽略编译器提示“你总是返回非空值”的警告）
• 创建两个类型为 Int? 的变量，并调用你的函数为其赋值
• 检查它们是否 a) 结构相等，以及 b) 引用相等
• 探究当函数返回值在 -128 到 127 之间时会发生什么，以及当返回值超出此范围时又会发生什么

注意： 我们使用可空的 Int? 类型，是为了让编译器在运行时将其作为 JVM 上的 Integer 对象处理，而不是原始类型 int。

解答

1fun couldBeNull(): Int? = 128  // 尝试改为 127
2
3fun main() {
4    val nullable1: Int? = couldBeNull()
5    val nullable2: Int? = couldBeNull()
6    
7    println("nullable1 == nullable2: ${nullable1 == nullable2}")
8    println("nullable1 === nullable2: ${nullable1 === nullable2}")
9}

你可能会认为这两个整数对象永远不会是引用相等的，因为它们不是基本类型。

然而，对于 -128 到 127 之间的较小数值，它们实际上共享了相同的引用。这是因为 Java（以及 Kotlin）内部使用 Integer.valueOf() 将你的整数字面量（例如 127）转换为 Integer 对象——而该方法会对 -128 到 127 之间的整数进行缓存。

提示： 你应该从中吸取什么教训？为了避免这类情况，应始终使用 == 来比较 Int? 和其他“可空基本类型”。

总结

现在你已经清楚地了解了 Kotlin 中 == 和 === 的工作原理及其区别：

• == 检查结构相等性，即两个对象是否根据其 equals 方法的实现被认为是“相等”的
• === 检查引用相等性，即两个变量是否指向内存中的同一位置
• 应谨慎使用 ===

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在下一课中，你将学习浮点数相等性的具体细节。