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C# 正确实现浅拷贝和深拷贝

C# 正确实现浅拷贝和深拷贝

作者: AnuoF | 来源:发表于2019-04-16 09:49 被阅读0次

    为对象创建副本的技术称为拷贝(也叫克隆)。我们将拷贝分为浅拷贝和深拷贝。

    浅拷贝 将对象中的所有字段复制到新的对象(副本)中。其中值类型字段的值被复制到副本之后,在副本中的修改不会影响到源对象的值;而引用类型的字段被复制到复制中的是引用类型的引用,而不是引用的对象,在副本中对引用类型的字段值做修改会影响到源对象本身。

    深拷贝 同样,将对象中的所有字段复制到新的对象中。不过,无论是对象的值类型字段,还是引用类型字段,都会被重新创建并赋值,对于副本的修改,不会影响到源对象本身。

    无论是浅拷贝还是深拷贝,微软都建议用类型继承ICloneable接口的方式告诉调用者:该类型可以被拷贝。当然,ICloneable接口只提供了一个声明为Clone的方法,我们可以根据需求在Clone方法内实现浅拷贝或深拷贝。一个简单的浅拷贝的实现代码如下所示:

    class Employee : ICloneable
    {
        public string IDCode { get; set; }
        public int Age { get; set; }
        public Department Department { get; set; }
    
        #region ICloneable 成员
        
        public object Clone()
        {
            return this.MemberwiseClone();
        }
    
        #endregion
    }
    
    class Department
    {
        public string Name { get; set; }
        public override string ToString()
        {
            return this.Name;
        }
    }
    

    调用代码如下所示:

    Employee mike = new Employee() { IDCode = "Mike", Age = 30, Department = new Department() { Name = "Dep1" }};
    Employee rose = mike.Clone() as Employee;
    Console.WriteLine(rose.IDCode);
    Console.WriteLine(rose.Age);
    Console.WriteLine(rose.Department);
    Console.WriteLine("开始改名mike的值: ");
    
    mike.IDCode = "Allen";
    mike.Age = 60;
    mike.Department.Name = "Dep2";
    Console.WriteLine(rose.IDCode);
    Console.WriteLine(rose.Age);
    Console.WriteLine(rose.Department);
    

    输出为:

    Mike
    30
    Dep1
    开始改名mike的值:
    Mike
    30
    Dep2
    

    注意Employee的IDCode属性是string类型。理论上string类型是引用类型,但是由于该引用类型的特殊性(无论是实现还是语义),Object.MemberwiseClone方法仍旧为其创建了副本。也就是说,在浅拷贝过程,我们应该将字符串看成是值类型。

    Employee的Department属性是一个引用类型,所以,如果改变了源对象mike中的值,副本rose中的值也会随之一起变动。

    Employee的深拷贝有种实现方法,最简单的方法是手动对字段逐个进行赋值。但这种方法容易出错,也就是说,如果类型的字段发生变化或有增减,那么该拷贝方法也要发生相应的变化。所以,建议使用序列化的形式来进行深拷贝。Employee深拷贝的一个简单实现代码如下:

    class Employee : ICloneable
    {
        public string IDCode { get; set; }
        public int Age { get; set; }
        public Department Department { get; set; }
    
        #region ICloneable 成员
        
        public object Clone()
        {
            using(Stream objectStream = new MemoryStream())
            {
                IFormatter formatter = new BinaryFormatter();
                formatter.Serialize(objectStream, this);
                objectStream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
                return formatter.Deserialize(objectStream) as Employee;
            }
        }
    
        #endregion
    }
    

    使用浅拷贝中的调用这代码,输出为:

    Mike
    30
    Dep1
    开始改名mike的值:
    Mike
    30
    Dep1
    

    可以发现,再次更改mike的值已经不会影响副本rose的值了。

    由于接口ICloneable只有一个模棱两可的Clone方法,所以,如果要在一个类中同时实现深拷贝和浅拷贝,只能由我们自己实现两个额外的方法,声明为DeepClone()和ShallowClone()。Employee的最终版本看起来应该像如下的形式:

    [Serializable]
    class Employee : ICloneable
    {
        public string IDCode { get; set; }
        public int Age { get; set; }
        public Department Department { get; set; }
    
        #region ICloneable 成员
        
        public object Clone()
        {
            return this.MemberwiseClone();
        }
    
        #endregion
    
        public Employee DeepClone()
        {
            using(Stream objectStream = new MemoryStream())
            {
                IFormatter formatter = new BinaryFormatter();
                formatter.Serialize(objectStream, this);
                objectStream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
                return formatter.Deserialize(objectStream) as Employee;
            }
        }
    
        public Employee ShallowClone()
        {
            return Clone() as Employee;
        }
    }
    

    Anuo
    Chengdu
    Apr 16, 2019

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