看《Effective Java》看到的,主要讲对Java equals的override。C++对==的重载也是一样的。下文就用Java举例子了,因为是OOP的通用问题,所以很容易类比到C++。
问题描述:
class A { int x; public A(int x) { this.x = x; } @Override boolean equals(Object o) { if (o instanceof A) { return x == (A)(o).x; } else { return false; } } } class B extends A { int y; public B(int x, int y) { super(x); this.y = y; } }以上代码中B如果想Override equals使得y也能加入判断,应该怎么做?
也许最直接的答案是
@Override boolean equals(Object o) { if (o instanceof B) { return x == (B)(o).x && y == (B)(o).y; } else { return false; } }然而equals需要的是一种等价关系,需要满足三个条件:
- 自反性。即x.equals(x)为真。
- 对称性。即x.equals(y) == y.equals(x)
- 传递性。即x.equals(y) && y.equals(z),则x.equals(z)
上面这个做法明显对称性会崩盘。
A a = new A(0); A b = new B(0, 0); a.equals(b); //true b.equals(a); //false那如果加入对父类的特判呢?对称性是没问题的,但是传递性会崩。
A a = new B(0, 0); A b = new A(0); A c = new B(0, 1); a.equals(b); //true b.equals(c); //true a.equals(c); //false实际结论是B根本没有办法重载一个合理的equals。
证明:因为不能更改A类的equals,因此A的实例equals B的实例的时候一定会只判x然后返回true。那么根据对称性,B类的实例equals对应A类的实例的时候,也一定要返回true。所以如果想要在B的equals中判断y,上面传递性的问题一定会出现。至此对称性和传递性不可能同时满足,所以不可能存在科学的重载方法。这个从本质来讲,父类和子类的相等是一种偏序关系,然而equals要的是等价关系,所以被父类强行equals为true以后,就怎么也救不回来了。
那么我们放松一下条件,允许修改父类呢?
从上面的教训可以知道如果子类和父类之间可以相等的话,一定会GG。那只能做成不相等了。
于是直接getClass判吧,直接看new的时候是什么的类,不同就直接判不等。那么假如A多了一个方法。private static final Set <a> luckyA = new HashSet<>() static { luckyA.add(new A(5)); luckyA.add(new A(10)); } public boolean isLucky(A a) { return luckyA.contains(a); }这个isLucky写得再正常不过了,然而如果我们那么做,那这个isLucky对于所有子类就失效了。这违背了OOP的Liskov substitution principle。
Wiki上的定义:Subtype Requirement: Let be a property provable about objects x of type T. Then should be true for objects y of type S where S is a subtype of T.你也许会想,不加这个isLucky不就没有违反了吗?是的,但是只要A中有依赖A的equals的方法,就会违反这个规则。
然而你觉得因为子类的一个equals问题,给父类定下不能依赖自己的equals实现任何功能的规矩,合理吗?
综上所述,父类与子类equals可以为true是不行的;然而一律为false又会break OOP的原则。于是我们可以推导出即使允许同时修改父类和子类的equals,也没有任何合理的写法。这也是《Effective Java》给出的结论。
形式化描述一下这个结论:
如果父类是可实例化的(非abstract,非interface),子类如果添加了新的域想override equals把这个域放进去,没有任何一种override的方法是合理的。
那么该怎么做呢?答案:不要用继承,用组合。然后加一个fallback的方法。
class B { A a; int y; public asA() { return a; } }