C# 深层副本与浅层副本 深拷贝与浅拷贝

C# 深层副本与浅层副本

数据复制是编程中的重要任务。 对象是 OOP 中的复合数据类型。 对象中的成员字段可以按值或按引用存储。 可以以两种方式执行复制。

浅表副本将所有值和引用复制到新实例中。 引用所指向的数据不会被复制； 仅指针被复制。 新的引用指向原始对象。 对引用成员的任何更改都会影响两个对象。

深层副本将所有值复制到新实例中。 如果成员存储为引用，则深层副本将对正在引用的数据执行深层副本。 创建一个引用对象的新副本。 并存储指向新创建对象的指针。 对这些引用对象的任何更改都不会影响该对象的其他副本。 深拷贝是完全复制的对象。

如果成员字段是值类型，则将对该字段进行逐位复制。 如果该字段是引用类型，则复制引用，但不是复制引用的对象。 因此，原始对象中的引用和克隆对象中的引用指向同一对象。 （来自 programmingcorner.blogspot.com 的明确解释）

C# 浅表复制

以下程序执行浅表复制。

Program.
using System;

namespace ShallowCopy
{
    class Color
    {
        public int red;
        public int green;
        public int blue;

        public Color(int red, int green, int blue)
        {
            this.red = red;
            this.green = green;
            this.blue = blue;
        }
    }

    class MyObject : ICloneable
    {
        public int id;
        public string size;
        public Color col;

        public MyObject(int id, string size, Color col)
        {
            this.id = id;
            this.size = size;
            this.col = col;
        }

        public object Clone()
        {
            return new MyObject(this.id, this.size, this.col);
        }

        public override string ToString()
        {
            var s = String.Format("id: {0}, size: {1}, color:({2}, {3}, {4})",
                this.id, this.size, this.col.red, this.col.green, this.col.blue);
            return s;
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var col = new Color(23, 42, 223);
            var obj1 = new MyObject(23, "small", col);

            var obj2 = (MyObject) obj1.Clone();

            obj2.id += 1;
            obj2.size = "big";
            obj2.col.red = 255;

            Console.WriteLine(obj1);
            Console.WriteLine(obj2);
        }
    }
}

这是一个浅表副本的示例。 我们定义了两个自定义对象：MyObject和Color。 MyObject对象将引用 Color 对象。

class MyObject : ICloneable

我们应该为要克隆的对象实现ICloneable接口。

public object Clone()
{
    return new MyObject(this.id, this.size, this.col);
}

ICloneable接口迫使我们创建Clone()方法。 此方法返回具有复制值的新对象。

var col = new Color(23, 42, 223);  

我们创建 Color 对象的实例。

var obj1 = new MyObject(23, "small", col);

创建MyObject类的实例。 Color对象的实例传递给构造函数。

var obj2 = (MyObject) obj1.Clone();

我们创建 obj1 对象的浅表副本，并将其分配给 obj2 变量。 Clone()方法返回Object，我们期望MyObject。 这就是我们进行显式转换的原因。

obj2.id += 1;
obj2.size = "big";         
obj2.col.red = 255;

在这里，我们修改复制对象的成员字段。 我们增加 id，将大小更改为“大”，然后更改颜色对象的红色部分。

Console.WriteLine(obj1);
Console.WriteLine(obj2);

Console.WriteLine()方法调用obj2对象的ToString()方法，该方法返回对象的字符串表示形式。

$ dotnet run
id: 23, size: small, color:(255, 42, 223)
id: 24, size: big, color:(255, 42, 223)

我们可以看到 ID 是不同的（23 对 24）。 大小不同（“小”与“大”）。 但是，这两个实例的颜色对象的红色部分相同（255）。 更改克隆对象的成员值（id，大小）不会影响原始对象。 更改引用对象（col）的成员也影响了原始对象。 换句话说，两个对象都引用内存中的同一颜色对象。

C# 深层复制

要更改此行为，我们接下来将做一个深层复制。

Program.
using System;

namespace DeepCopy
{
    class Color : ICloneable
    {
        public int red;
        public int green;
        public int blue;

        public Color(int red, int green, int blue)
        {
            this.red = red;
            this.green = green;
            this.blue = blue;
        }

        public object Clone()
        {
            return new Color(this.red, this.green, this.blue);
        }
    }

    class MyObject : ICloneable
    {
        public int id;
        public string size;
        public Color col;

        public MyObject(int id, string size, Color col)
        {
            this.id = id;
            this.size = size;
            this.col = col;
        }

        public object Clone()
        {
            return new MyObject(this.id, this.size,
                (Color)this.col.Clone());
        }

        public override string ToString()
        {
            var s = String.Format("id: {0}, size: {1}, color:({2}, {3}, {4})",
                this.id, this.size, this.col.red, this.col.green, this.col.blue);
            return s;
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var col = new Color(23, 42, 223);
            var obj1 = new MyObject(23, "small", col);

            var obj2 = (MyObject) obj1.Clone();

            obj2.id += 1;
            obj2.size = "big";
            obj2.col.red = 255;

            Console.WriteLine(obj1);
            Console.WriteLine(obj2);
        }
    }
}

在此程序中，我们对对象执行深层复制。

class Color : ICloneable

现在，Color 类实现了ICloneable接口。

public object Clone()
{
    return new Color(this.red, this.green, this.blue);
}

我们也为Color类提供了Clone()方法。 这有助于创建引用对象的副本。

public object Clone()
{
    return new MyObject(this.id, this.size, 
        (Color) this.col.Clone());
}

当我们克隆MyObject时，我们根据 col 引用类型调用Clone()方法。 这样，我们也可以获得颜色值的副本。

$ dotnet run
id: 23, size: small, color:(23, 42, 223)
id: 24, size: big, color:(255, 42, 223)

现在，所引用的 Color 对象的红色部分不再相同。 原始对象保留了其先前的值（23）。