Effective C# 原則 10：精通 GetHashCode() 缺陷與正確實作

GetHashCode() 僅用於雜湊容器（Hashtable、Dictionary）的鍵值物件。基類實作對參考型別正確但低效，對實值型別常錯誤。若型別不作鍵值，完全不用覆寫；若必須作鍵值，務必正确实作滿足三大鐵律。

三大鐵律

1. 相等必同雜湊：a == b → a.GetHashCode() == b.GetHashCode()。
2. 實例不變性：物件生命週期內 GetHashCode() 必須恆定回傳相同值。
3. 均勻分佈：對所有輸入在 int 範圍均勻分佈，確保雜湊桶負載平衡。

基類實作缺陷分析

Object.GetHashCode() — 參考型別

• 使用內部物件 ID（建構時遞增整數）。
• 滿足規則 1、2（若未覆寫 ==）。
• 違反規則 3：值集中於較小整數範圍，分佈極不均勻 → 雜湊效能差。
• 若覆寫 == 則必須覆寫 GetHashCode()，否則違反規則 1。

ValueType.GetHashCode() — 實值型別

• 回傳第一個欄位的雜湊碼。
• 規則 1：僅當 == 也基於第一欄位比較時成立。
• 規則 2：第一欄位必須不可變，否則雜湊碼隨狀態改變 → 物件在雜湊表中「丟失」。
• 規則 3：取決於第一欄位分佈；若第一欄位常相同（如建立日期），分佈極差。

正确实作策略

核心原則：只使用不可變欄位參與雜湊計算

public class Customer
{
    private readonly string _name; // 不可變
    private decimal _revenue;      // 可變，不可參與雜湊
    public Customer(string name) { _name = name; }
    public string Name => _name;
    public Customer ChangeName(string newName) => new Customer(newName); // 不可變模式
    public override int GetHashCode() => _name.GetHashCode();
}

常用演算法：XOR 組合多欄位

public override int GetHashCode()
{
    unchecked // 避免溢位檢查效能損失
    {
        int hash = 17;
        hash = hash * 23 + _field1.GetHashCode();
        hash = hash * 23 + _field2.GetHashCode();
        // 排除可變欄位、事件、委派等
        return hash;
    }
}

實值型別必須是不可變型別

若實值型別作鍵值，整個結構必須不可變（參見原則 7）。否則使用者修改欄位會導致雜湊碼改變，物件在表中丟失；或因裝箱產生副本，修改副本不影響表中原物件，行為詭異難除錯。

總結

• 非鍵值型別：勿覆寫，接受基類預設行為（知其缺陷即可）。
• 鍵值型別：必須不可變，覆寫 GetHashCode() 滿足三大鐵律，同步覆寫 Equals() 與 ==（參見原則 9）。
• 無萬用公式，需依型別語意設計；XOR/質數組合為常用基礎模式。