C# record类中自定义EqualityContract属性的正确用法与意图

默认情况下，Record类R的合成System.Type EqualityContract { get; }属性会返回typeof(R)，这使得R的实例只能与同类型实例判定相等，不同类型直接返回false，常规场景下这是合理的。但C#允许我们自定义这个属性的实现，这说明它一定有适用场景——比如让多个Record类共享相等契约（比如属性完全一致，或派生自同一基Record），但这里存在矛盾：要实现这种场景需要重写bool Equals(object? other)和bool Equals(Base? other)，但C#明确禁止在Record中自定义重写这些Equals方法。

注：本文聚焦于自定义相等契约的目的与可用性，下方示例仅展示一种无法生效的潜在用法，并非探讨其他替代实现方案。

比如想让派生Record类Derived复用基类Base的相等契约，从而允许基于Base的实例属性来比较Base和Derived实例，直觉上会写出这样的代码：

record Base(int X);

record Derived(int X) : Base(X) {
    protected override System.Type EqualityContract => base.EqualityContract;
    public virtual bool Equals(Derived? other) => base.Equals(other);
    public sealed override bool Equals(Base? other) => base.Equals(other); // 编译器禁止
    public override bool Equals(object? other) => base.Equals(other);      // 编译器禁止
    /* 其他额外代码 */
}

但这段代码无法通过编译，因为C#禁止在Record中自定义重写Equals方法。移除这些被禁止的重写后，编译器会为Derived合成如下Equals实现（仅作说明）：

record Derived(int X) : Base(X) {
    protected override System.Type EqualityContract => base.EqualityContract;
    public virtual bool Equals(Derived? other) => base.Equals(other);
    public sealed override bool Equals(Base? other) => Equals((object)other); // 合成代码
    public override bool Equals(object? other) => Equals(other as Derived);   // 合成代码
    /* 其他额外代码 */
}

此时相等契约无法正常工作，运行以下代码会输出True False：

Base obj1 = new Base(1);
Derived obj2 = new Derived(1);
System.Console.WriteLine($"{obj1 == obj2} {obj2 == obj1}");

问题分析 #

两次比较本质上都调用Base的==运算符，该运算符会调用bool Equals(Base? other)方法：

• obj1 == obj2使用Base的实现：先比较相等契约（此处Derived返回的是Base的类型，所以契约一致），再比较X的值，最终返回true。
• obj2 == obj1使用Derived合成的Equals(Base? other)实现：该方法会调用Equals((object)other)，也就是Derived的object重载Equals，而这个方法会把obj1转换成Derived类型（转换结果为null），因此返回false。

核心疑问 #

那么，自定义EqualityContract的正确姿势到底是什么？是不是我漏掉了什么关键细节？另外，C#为什么要禁止在Record中自定义重写Equals方法？

我查阅了C#语言设计相关的讨论，其中有两条评论提到上述场景本应可以正常工作，但目前的实现却存在问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Bartosz