C# 12中ImmutableArray空集合初始化器与Empty属性为何不等？

示例代码：

using System;
using System.Collections.Immutable;

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        ImmutableArray<object> a = ImmutableArray<object>.Empty;
        ImmutableArray<object> b = ImmutableArray<object>.Empty;
        ImmutableArray<object> c = [];
        ImmutableArray<object> d = [];
        
        Console.WriteLine($"a == b: {a == b}");
        Console.WriteLine($"a == c: {a == c}");
        Console.WriteLine($"c == d: {c == d}");
    }
}

运行结果：

a == b: True
a == c: False
c == d: True

这个差异的核心在于ImmutableArray的本质和两种创建方式的底层实现不同：

• ImmutableArray<T>.Empty是一个预定义的共享静态实例，所有通过Empty获取的空ImmutableArray，内部指向的都是同一个空数组引用。因为ImmutableArray的==运算符重载是直接比较内部数组的引用是否相同，所以a == b返回True。
• C# 12的集合初始化器[]创建空ImmutableArray时，编译器会生成调用ImmutableArray<T>.Builder的逻辑：先创建一个builder，因为没有添加任何元素，最终调用Builder.ToImmutable()生成实例。而这个方法在处理空builder时，会新建一个空数组实例，并不会复用ImmutableArray<T>.Empty的共享数组。因此a（来自Empty）和c（来自集合初始化器）的内部数组引用不同，==比较返回False。
• 至于c == d返回True，是因为编译器在同一编译单元内对相同的空集合初始化器做了优化，复用了同一个实例，所以它们的内部数组引用一致。

补充：为什么ImmutableList没有这个问题？ #

ImmutableList的设计逻辑不同：ImmutableList<T>.Empty是一个单例的空链表节点。当用集合初始化器[]创建空的ImmutableList时，底层会直接返回这个单例实例，加上ImmutableList的相等比较是基于内容（空实例本身就是同一个对象），所以所有比较结果都是True。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Matthew Layton