c#的深拷贝和浅拷贝，引用类型与值类型

c#的深拷贝和浅拷贝，引用类型与值类型

值类型 使用 = 赋值时是 深拷贝，即复制整个数据，而不是引用。
引用类型使用 = 赋值时，引用类型 会进行 浅拷贝，即只复制引用（内存地址），而不是实际数据。
微软文档：值类型
微软文档：引用类型

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1. 值类型与引用类型

值类型

• 定义：值类型直接存储数据本身。
• 特点：
  • 存储在 栈内存 中。
  • 赋值时会复制整个数据。
  • 默认情况下，值类型是 深拷贝。
• 常见值类型：
  • 基本类型：bool、byte、char、decimal、double、float、int、long、sbyte、short、uint、ulong、ushort。
  • 结构体（struct）和枚举（enum）。
• 示例：

  int a = 10;
  int b = a; // 深拷贝
  b = 20;
  Console.WriteLine(a); // 输出 10
  

引用类型

• 定义：引用类型存储数据的地址（指针），而不是数据本身。
• 特点：
  • 存储在 堆内存 中。
  • 赋值时只复制引用（地址），而不是数据。
  • 默认情况下，引用类型是 浅拷贝。
• 常见引用类型：
  • 数组（Array）、列表（List）、字典（Dictionary<TKey, TValue>）、委托（Delegate）、接口（Interface）、对象object、字符串（String）、用户定义的类（class xxxxx）。
• 示例：

  int[] arr1 = new int[] { 1, 2, 3 };
  int[] arr2 = arr1; // 浅拷贝
  arr2[0] = 100;
  Console.WriteLine(arr1[0]); // 输出 100
  

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2. 深拷贝与浅拷贝

深拷贝

• 定义：深拷贝会创建一个新的对象，并复制原对象的所有数据（包括引用类型的数据），新对象与原对象完全独立。
• 特点：
  • 新对象和原对象占用不同的内存空间。
  • 修改新对象不会影响原对象。
• 示例：

  class Person : ICloneable
  {
      public string Name { get; set; }
      public int Age { get; set; }
  
      public object Clone()
      {
          return new Person { Name = this.Name, Age = this.Age };
      }
  }
  
  Person p1 = new Person { Name = "Alice", Age = 25 };
  Person p2 = (Person)p1.Clone(); // 深拷贝
  p2.Name = "Bob";
  Console.WriteLine(p1.Name); // 输出 "Alice"
  

浅拷贝

• 定义：浅拷贝只复制对象的引用，而不是实际数据。新对象和原对象共享同一块内存。
• 特点：
  • 新对象和原对象指向相同的内存地址。
  • 修改新对象会影响原对象。
• 示例：

  Person p1 = new Person { Name = "Alice", Age = 25 };
  Person p2 = p1; // 浅拷贝
  p2.Name = "Bob";
  Console.WriteLine(p1.Name); // 输出 "Bob"
  

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3. 实现深拷贝

为 List<T> 和 Dictionary<TKey, TValue> 实现深拷贝

通过扩展方法，可以为 List<T> 和 Dictionary<TKey, TValue> 实现深拷贝。

List<T> 的深拷贝

public static class ListExtensions
{
    public static List<T> DeepCopy<T>(this List<T> source) where T : ICloneable
    {
        if (source == null)
            throw new ArgumentNullException(nameof(source));

        List<T> copy = new List<T>(source.Count);
        foreach (var item in source)
        {
            copy.Add((T)item.Clone()); // 使用 ICloneable 接口的 Clone 方法
        }
        return copy;
    }
}

Dictionary<TKey, TValue> 的深拷贝

public static class DictionaryExtensions
{
    public static Dictionary<TKey, TValue> DeepCopy<TKey, TValue>(this Dictionary<TKey, TValue> source) where TValue : ICloneable
    {
        if (source == null)
            throw new ArgumentNullException(nameof(source));

        Dictionary<TKey, TValue> copy = new Dictionary<TKey, TValue>(source.Count);
        foreach (var kvp in source)
        {
            copy.Add(kvp.Key, (TValue)kvp.Value.Clone()); // 使用 ICloneable 接口的 Clone 方法
        }
        return copy;
    }
}

使用示例

List<Person> people = new List<Person>
{
    new Person { Name = "Alice", Age = 25 },
    new Person { Name = "Bob", Age = 30 }
};

List<Person> peopleCopy = people.DeepCopy(); // 深度拷贝
peopleCopy[0].Name = "Charlie";

Console.WriteLine(people[0].Name); // 输出 "Alice"
Console.WriteLine(peopleCopy[0].Name); // 输出 "Charlie"