C#中深拷貝和淺拷貝的介紹與用法
一、什么是深拷貝和淺拷貝
對于所有面向?qū)ο蟮恼Z言，復(fù)制永遠(yuǎn)是一個(gè)容易引發(fā)討論的題目，C#中也不例外。此類問題在面試中極其容易被問到，我們應(yīng)該在了解淺拷貝和深拷貝基本概念的基礎(chǔ)上，從設(shè)計(jì)的角度進(jìn)一步考慮如何支持對象的拷貝。
在System.Object類中，有一個(gè)受保護(hù)的方法object.MemberwiseClone(),這個(gè)方法實(shí)現(xiàn)了對象的復(fù)制。事實(shí)上，它所實(shí)現(xiàn)的就是我們所稱的淺拷貝。
深拷貝：指的是拷貝一個(gè)對象時(shí)，不僅僅把對象的引用進(jìn)行復(fù)制，還把該對象引用的值也一起拷貝。這樣進(jìn)行深拷貝后的拷貝對象就和源對象互相獨(dú)立，其中任何一個(gè)對象的改動都不會對另外一個(gè)對象造成影響。比如一個(gè)黃狗叫大黃，使用克隆術(shù)克隆另外一個(gè)黃狗叫小黃，這樣大黃和小黃就相對獨(dú)立了，他們不互相影響。在.NET中int,double以及結(jié)構(gòu)體和枚舉等。
int a=12; int c=a;//進(jìn)行了深拷貝 c=232 //不影響
淺拷貝：指的是拷貝一個(gè)對象時(shí)，僅僅拷貝對象的引用進(jìn)行拷貝，但是拷貝對象和源對象還是引用同一份實(shí)體。此時(shí)，其中一個(gè)對象的改變都會影響到另一個(gè)對象。就像一個(gè)人改名了一樣，他還是這個(gè)人，只不過名字變了而已。
public class YDog
{
public string Name { get; set; }
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
YDog sourceP = new YDog() { Name = "大黃" };
YDog copyP = sourceP; // 淺拷貝
copyP.Name = "小黃"; // 拷貝對象改變Name值
// 結(jié)果都是"小黃",因?yàn)閷?shí)現(xiàn)的是淺拷貝，一個(gè)對象的改變都會影響到另一個(gè)對象
Console.WriteLine("YDog.Name: [SourceP: {0}] [CopyP:{1}]", sourceP.Name, copyP.Name);
Console.Read();
}
}所謂的淺拷貝，是指拷貝一個(gè)對象的時(shí)候，拷貝原始對象中所有的非靜態(tài)值類型成員和所有的引用類型成員的引用。換言之，新的對象和原始對象將共享所有引用類型成員的實(shí)際對象。而相對的，深拷貝是指不僅復(fù)制所有的非靜態(tài)值類型成員，而且也復(fù)制所有引用類型成員的實(shí)際對象。深拷貝和淺拷貝的概念是遞歸的，也就是說當(dāng)引用類型成員中包含另外一個(gè)引用類型成員時(shí)，拷貝的時(shí)候?qū)ζ鋬?nèi)部成員實(shí)行同樣的復(fù)制策略。
淺拷貝示意圖如下所示：
深拷貝示意圖如下圖所示：
類型基類System.Object已經(jīng)為所有類型都實(shí)現(xiàn)了淺拷貝，類型所要做的就是公開一個(gè)復(fù)制的接口，而通常的，這個(gè)接口會借由實(shí)現(xiàn)ICloneable接口來實(shí)現(xiàn)。ICLoneable只包含一個(gè)Clone方法。該方法既可以被實(shí)現(xiàn)為淺拷貝也可以被實(shí)現(xiàn)為深拷貝，具體如何取舍需要根據(jù)具體類型的需求來決定。下面的代碼提供了一個(gè)深拷貝的簡單示例：
using System;
namespace DeepCopy
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// 定義原始對象
DpCopy dc = new DpCopy();
dc._i = 10;
dc._a = new A();
// 定義深拷貝對象
DpCopy deepClone = (DpCopy)dc.Clone();
// 定義淺拷貝對象
DpCopy shadowclone = (DpCopy)dc.MemberwiseClone();
// 深拷貝的復(fù)制對象將擁有自己的引用類型成員對象
// 所以這里的賦值不會影響原始對象
deepClone._a._s = "我是深拷貝的A";
Console.WriteLine(dc);
Console.WriteLine(deepClone);
Console.WriteLine("\r\n");
// 淺拷貝的復(fù)制對象共享原始對象的引用類型成員對象
// 所以這里的賦值將影響原始對象
shadowclone._a._s = "我是淺拷貝的A";
Console.WriteLine(dc);
Console.WriteLine(shadowclone);
Console.ReadKey();
}
}
public class DpCopy : ICloneable
{
public int _i = 0;
public A _a = new A();
public object Clone()
{
// 實(shí)現(xiàn)深拷貝
DpCopy newDc = new DpCopy();
// 重新實(shí)例化一個(gè)引用類型變量
newDc._a = new A();
// 給新引用類型變量的成員值
newDc._a._s = _a._s;
newDc._i = _i;
return newDc;
}
// 實(shí)現(xiàn)淺拷貝
public new object MemberwiseClone()
{
return base.MemberwiseClone();
}
/// <summary>
/// 重寫類的ToString()方法
/// </summary>
/// <returns></returns>
public override string ToString()
{
return "I的值為：" + _i.ToString() + ",A為：" + _a._s;
}
}
/// <summary>
/// 包含一個(gè)引用成員的類型
/// </summary>
public class A
{
public string _s = "我是原始A";
}
}在上面的代碼中，類型DpCopy通過ICLoneable接口的Clone方法提供了深拷貝，并且通過提供一個(gè)MemberwiseClone的公共方法提供了淺拷貝。DpCopy類型具有一個(gè)值類型成員和一個(gè)引用類型成員，引用類型成員在淺拷貝和深拷貝時(shí)將展現(xiàn)不同的特性，淺拷貝的原始對象和目標(biāo)對象公用了一個(gè)引用類型成員對象，這在程序的執(zhí)行結(jié)果中可以清楚地看到：
有的參考資料上說C#中的深拷貝通過ICloneable接口來實(shí)現(xiàn)。這句話并不正確。事實(shí)上任何名字的方法都可以用來實(shí)現(xiàn)深拷貝，并且沒有任何語法來規(guī)定深拷貝只能通過Clone方法來實(shí)現(xiàn)。Clone這個(gè)名字只是一種習(xí)慣的稱呼，而實(shí)現(xiàn)ICloneable只能帶來一般接口的通用便利性，而并沒有任何關(guān)于拷貝的特殊性。
一般可被繼承的類型應(yīng)該避免實(shí)現(xiàn)ICloneable接口，因?yàn)檫@樣做將強(qiáng)制所有的子類型都需要實(shí)現(xiàn)ICloneable接口，否則將使類型的深拷貝不能覆蓋子類的新成員。
實(shí)現(xiàn)深拷貝
1、新建一個(gè)對象，一個(gè)一個(gè)的重新賦值，麻煩一點(diǎn)
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace ServiceTest
{
public class Program
{
static void Main(string[] args)
{
YDog Dog = new YDog() { Name = "大黃" };
YDog NewDog = new YDog();
NewDog.Name = Dog.Name;
Console.WriteLine($"Dog.Name：{Dog.Name},NewDog.Name：{NewDog.Name}");
Console.Read();
}
}
}輸出結(jié)果
2、利用反射實(shí)現(xiàn)深拷貝
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Reflection;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace ServiceTest
{
public class Program
{
static void Main(string[] args)
{
YDog Dog = new YDog() { Name = "大黃" };
YDog NewDog = (YDog)DeepCopy(Dog);
NewDog.Name = Dog.Name;
Console.WriteLine($"Dog.Name：{Dog.Name},NewDog.Name：{NewDog.Name}");
Console.Read();
}
/* 利用反射實(shí)現(xiàn)深拷貝*/
public static object DeepCopy(object _object)
{
Type T = _object.GetType();
object o = Activator.CreateInstance(T);
PropertyInfo[] PI = T.GetProperties();
for (int i = 0; i < PI.Length; i++)
{
PropertyInfo P = PI[i];
P.SetValue(o, P.GetValue(_object));
}
return o;
}
}
}輸出結(jié)果
3、利用序列化和反序列化來實(shí)現(xiàn)，如下代碼
using Newtonsoft.Json;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Reflection;
using System.Runtime.Serialization.Formatters.Binary;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Xml.Serialization;
namespace ServiceTest
{
public class Program
{
static void Main(string[] args)
{
YDog Dog = new YDog() { Name = "大黃" };
//YDog NewDog = (YDog)DeepCopy(Dog);
//NewDog.Name = Dog.Name;
// 序列化實(shí)現(xiàn)
YDog NewDog = (YDog)DeepCopy<YDog>(Dog);
Console.WriteLine($"Dog.Name：{Dog.Name},NewDog.Name：{NewDog.Name}");
Console.Read();
}
/* 利用反射實(shí)現(xiàn)深拷貝*/
public static object DeepCopy(object _object)
{
Type T = _object.GetType();
object o = Activator.CreateInstance(T);
PropertyInfo[] PI = T.GetProperties();
for (int i = 0; i < PI.Length; i++)
{
PropertyInfo P = PI[i];
P.SetValue(o, P.GetValue(_object));
}
return o;
}
// 利用XML序列化和反序列化實(shí)現(xiàn)
public static T DeepCopyWithXmlSerializer<T>(T obj)
{
object retval;
using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
{
XmlSerializer xml = new XmlSerializer(typeof(T));
xml.Serialize(ms, obj);
ms.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
retval = xml.Deserialize(ms);
ms.Close();
}
return (T)retval;
}
// 利用二進(jìn)制序列化和反序列實(shí)現(xiàn)
public static T DeepCopyWithBinarySerialize<T>(T obj)
{
object retval;
using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
{
BinaryFormatter bf = new BinaryFormatter();
// 序列化成流
bf.Serialize(ms, obj);
ms.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
// 反序列化成對象
retval = bf.Deserialize(ms);
ms.Close();
}
return (T)retval;
}
public static T DeepCopy<T>(T obj)
{
// 序列化
string json= JsonConvert.SerializeObject(obj);
// 反序列化
return JsonConvert.DeserializeObject<T>(json);
}
}
}二、總結(jié)
淺拷貝是指復(fù)制類型中的所有值類型成員，而只賦值引用類型成員的引用，并且使目標(biāo)對象共享原對象的引用類型成員對象。深拷貝是指同時(shí)復(fù)制值類型成員和引用類型成員的對象。淺拷貝和深拷貝的概念都是遞歸的。System.Object中的MemberwiseClone已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了淺拷貝，但它是一個(gè)受保護(hù)的方法。無論深拷貝還是淺拷貝，都可以通過實(shí)現(xiàn)ICloneable接口的Clone方法來實(shí)現(xiàn)，可被繼承的類型需要謹(jǐn)慎地實(shí)現(xiàn)ICloneable接口，因?yàn)檫@將導(dǎo)致所有的子類型都必須實(shí)現(xiàn)ICloneable接口。
到此這篇關(guān)于C#中深拷貝和淺拷貝的文章就介紹到這了。希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。
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