为什么 System.Type.GetHashCode 为所有实例和类型返回相同的值？

Question

以下代码产生 46104728 的输出：

using System;

namespace TestApplication
{
    internal static class Program
    {
        private static void Main()
        {
            Type type = typeof(string);
            Console.WriteLine(type.GetHashCode());
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

但这样做也是如此：

using System;

namespace TestApplication
{
    internal static class Program
    {
        private static void Main()
        {
            Type type = typeof(Program);
            Console.WriteLine(type.GetHashCode());
            Console.ReadLine();
        }
    }
 }

然而在http://ideone.com 上，它会为每种类型产生不同的结果。这个问题现在已经在不止一个系统上重现了。我现在正在使用 .NET 4.0。

Answer 1

您遇到了您认为的问题，但是，如果您查看它们的哈希码在同一次执行中，您会发现它们并不相同，而是依赖于它们的使用顺序：

Console.WriteLine("{0} {1:08X}", typeof(string), typeof(string).GetHashCode());
Console.WriteLine("{0} {1:08X}", typeof(Program), typeof(Program).GetHashCode());
// System.String 02BF8098
// Program 00BB8560

如果我再次运行相同的程序，交换它们的顺序：

Console.WriteLine("{0} {1:08X}", typeof(Program), typeof(Program).GetHashCode());
Console.WriteLine("{0} {1:08X}", typeof(string), typeof(string).GetHashCode());
// Program 02BF8098
// System.String 00BB8560

这在运行时不是问题，因为返回的值不违反实现Object.GetHashCode 的规则。

但是，正如您所说，这种行为似乎很奇怪！

我深入研究了源代码，发现Type.GetHashCode 的实现被强加到MemberInfo.GetHashCode 上，而MemberInfo.GetHashCode 又被强加到调用RuntimeHelpers.GetHashCode(this) 的Object.GetHashCode 上。

在这一点上，线索变冷了，但是，我的假设是该方法的内部工作原理会创建一个新值，根据调用顺序为每个实例映射。

我通过使用两个Program 实例运行上面的相同代码来测试这个假设（在添加一个属性来识别它们之后）：

var b = new Program() { Name = "B" };
var a = new Program() { Name = "A" };
Console.WriteLine("{0} {1:08X}", a.Name, a.GetHashCode());
Console.WriteLine("{0} {1:08X}", b.Name, b.GetHashCode());
// A 02BF8098
// B 00BB8560

因此，对于没有显式覆盖Object.GetHashCode 的类，实例将根据调用GetHashCode 的顺序分配一个看似可预测的哈希值。

---

更新： 我去查看了Rotor/Shared Source CLI 是如何处理这种情况的，我了解到默认实现会计算并在对象实例的同步块中存储一个哈希码，因此确保哈希码只生成一次。此哈希码的默认计算很简单，并且使用每个线程的种子（包装是我的）：

// ./sscli20/clr/src/vm/threads.h(938)
// Every thread has its own generator for hash codes so that we
// won't get into a situation where two threads consistently give
// out the same hash codes.
// Choice of multiplier guarantees period of 2**32
// - see Knuth Vol 2 p16 (3.2.1.2 Theorem A).

因此，如果实际的 CLR 遵循此实现，那么在对象的哈希码值中看到的任何差异似乎都是基于创建实例的 AppDomain 和托管线程。

Answer 2

程序（.NET 4，AnyCPU）：

var st = typeof(string);
var pt = typeof(Program);
Console.WriteLine(st.GetHashCode());
Console.WriteLine(pt.GetHashCode());
Console.WriteLine(typeof(string).GetHashCode());
Console.WriteLine(typeof(Program).GetHashCode());
Console.ReadLine();

运行 1：

33156464
15645912
33156464
15645912

运行 2-6：

45653674
41149443
45653674
41149443

运行 7：

46104728
12289376
46104728
12289376

运行 8：

37121646
45592480
37121646
45592480

虽然我可以理解随机性只要哈希码在程序生命周期内保持一致，但它并不总是随机的，这让我很困扰。

Answer 3

这是一个令人惊讶的结果，解释相对简单。

Type 类使用Equals 的默认实现，GetHashCode 使用object 的默认实现。具体来说，Type 实例在它们是相同的实例（即在相同的内存地址）时是相等的。同样，当对象是同一个实例时，它们的哈希码将相等。

typeof 使用缓存，所以对于给定的类型，它总是会返回相同的实例，这模仿了成员相等的行为，但事实并非如此：

object.ReferenceEquals(typeof(string), typeof(string)) == true

对于原始问题，此结果适用于任何不覆盖GetHashCode 的引用类型。 GetHashCode 的输出没有理由应该是随机的，它只需要不同内存地址的对象不同（并且在输出范围内分布良好）。如果内存地址从同一个起点依次分配，那么这些对象产生的哈希码序列也将是相同的。

我应该补充一点，我不知道GetHashCode 的实际基本实现，我只是在理论上认为从引用类型的内存地址派生它是明智的。

Answer 4

为了回应 Eric Ouellet 的回答，我什至不会评论不正确的语法（哎呀，我猜我是这样做的），但该信息实际上是不准确的。

Visual Studio 中 C# 交互式控制台的结果证明 GetHashCode() 在泛型类型上按预期工作。

证人：

> typeof(List<int>).GetHashCode()
42194754
> typeof(List<string>).GetHashCode()
39774547
> typeof(Stack<string>).GetHashCode()
59652943
> typeof(Stack<int>).GetHashCode()
5669220