C#中深拷貝和淺拷貝的介紹與用法

更新時(shí)間：2022年03月21日 09:16:51 作者：.NET開發(fā)菜鳥

本文詳細(xì)講解了C#中深拷貝和淺拷貝的介紹與用法，文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì)。對(duì)大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價(jià)值，需要的朋友可以參考下

一、什么是深拷貝和淺拷貝

對(duì)于所有面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)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(wèn)題在面試中極其容易被問(wèn)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(duì)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(duì)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(duì)象時(shí)，不僅僅把對(duì)象的引用進(jìn)行復(fù)制，還把該對(duì)象引用的值也一起拷貝。這樣進(jìn)行深拷貝后的拷貝對(duì)象就和源對(duì)象互相獨(dú)立，其中任何一個(gè)對(duì)象的改動(dòng)都不會(huì)對(duì)另外一個(gè)對(duì)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(duì)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(duì)象時(shí)，僅僅拷貝對(duì)象的引用進(jìn)行拷貝，但是拷貝對(duì)象和源對(duì)象還是引用同一份實(shí)體。此時(shí)，其中一個(gè)對(duì)象的改變都會(huì)影響到另一個(gè)對(duì)象。就像一個(gè)人改名了一樣，他還是這個(gè)人，只不過(guò)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(duì)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(duì)象的改變都會(huì)影響到另一個(gè)對(duì)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(duì)象的時(shí)候，拷貝原始對(duì)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(duì)象和原始對(duì)象將共享所有引用類型成員的實(shí)際對(duì)象。而相對(duì)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(duì)象。深拷貝和淺拷貝的概念是遞歸的，也就是說(shuō)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)?duì)其內(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(huì)借由實(shí)現(xiàn)ICloneable接口來(lái)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(lái)決定。下面的代碼提供了一個(gè)深拷貝的簡(jiǎn)單示例：

using System;

namespace DeepCopy
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 定義原始對(duì)象
            DpCopy dc = new DpCopy();
            dc._i = 10;
            dc._a = new A();

            // 定義深拷貝對(duì)象
            DpCopy deepClone = (DpCopy)dc.Clone();
            // 定義淺拷貝對(duì)象
            DpCopy shadowclone = (DpCopy)dc.MemberwiseClone();
            // 深拷貝的復(fù)制對(duì)象將擁有自己的引用類型成員對(duì)象
            // 所以這里的賦值不會(huì)影響原始對(duì)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(duì)象共享原始對(duì)象的引用類型成員對(duì)象
            // 所以這里的賦值將影響原始對(duì)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(guò)ICLoneable接口的Clone方法提供了深拷貝，并且通過(guò)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(duì)象和目標(biāo)對(duì)象公用了一個(gè)引用類型成員對(duì)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(shuō)C#中的深拷貝通過(guò)ICloneable接口來(lái)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(lái)實(shí)現(xiàn)深拷貝，并且沒(méi)有任何語(yǔ)法來(lái)規(guī)定深拷貝只能通過(guò)Clone方法來(lái)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(lái)一般接口的通用便利性，而并沒(méi)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(duì)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(lái)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(duì)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(duì)象共享原對(duì)象的引用類型成員對(duì)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(duì)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(wú)論深拷貝還是淺拷貝，都可以通過(guò)實(shí)現(xiàn)ICloneable接口的Clone方法來(lái)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(duì)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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