浅析C#深拷贝与浅拷贝

1.深拷贝与浅拷贝

  拷贝即是通常所说的复制(Copy)或克隆(Clone)，对象的拷贝也就是从现有对象复制一个“一模一样”的新对象出来。虽然都是复制对象，但是不同的复制方法，复制出来的新对象却并非完全一模一样，对象内部存在着一些差异。通常的拷贝方法有两种，即深拷贝和浅拷贝，那二者之间有何区别呢？MSDN里对IClone接口的Clone方法有这样的说明：在深层副本中，所有的对象都是重复的；而在浅表副本中，只有顶级对象是重复的，并且顶级以下的对象包含引用。可以看出，深拷贝和浅拷贝之间的 区别在于是否复制了子对象。这如何理解呢？下面我通过带有子对象的代码来验证二者的区别。

首先定义两个类型：Student和ClassRoom，其中Student类型里包含ClassRoom，并使这两个类型都分别实现自定义的深拷贝接口(IDeepCopy)和浅拷贝接口(IShallowCopy)。

类图如下：

定义代码如下：

定义代码

    
    

     
     
     
     ///
     
      
     
     <summary>
     
     
 
     
     ///
     
      深拷贝接口
 
     
     ///
     
      
     
     </summary>
     
     

     
      
     
     interface
     
      IDeepCopy
 {
 
     
     object
     
      DeepCopy();
 }

 
     
     ///
     
      
     
     <summary>
     
     
 
     
     ///
     
      浅拷贝接口
 
     
     ///
     
      
     
     </summary>
     
     

     
      
     
     interface
     
      IShallowCopy
 {
 
     
     object
     
      ShallowCopy();
 }

 
     
     ///
     
      
     
     <summary>
     
     
 
     
     ///
     
      教室信息
 
     
     ///
     
      
     
     </summary>
     
     

     
      
     
     class
     
      ClassRoom : IDeepCopy, IShallowCopy
 {
 
     
     public
     
      
     
     int
     
      RoomID 
     
     =
     
      
     
     1
     
     ;
 
     
     public
     
      
     
     string
     
      RoomName 
     
     =
     
      
     
     "
     
     Room1
     
     "
     
     ;

 
     
     public
     
      
     
     override
     
      
     
     string
     
      ToString()
 {
 
     
     return
     
      
     
     "
     
     RoomID=
     
     "
     
      
     
     +
     
      RoomID 
     
     +
     
      
     
     "
     
     \tRoomName=
     
     "
     
      
     
     +
     
      RoomName;
 }
 
     
     public
     
      
     
     object
     
      DeepCopy()
 {
 ClassRoom r 
     
     =
     
      
     
     new
     
      ClassRoom();
 r.RoomID 
     
     =
     
      
     
     this
     
     .RoomID;
 r.RoomName 
     
     =
     
      
     
     this
     
     .RoomName;
 
     
     return
     
      r;
 }
 
     
     public
     
      
     
     object
     
      ShallowCopy()
 {
 
     
     //
     
     直接使用内置的浅拷贝方法返回
     
     

     
      
     
     return
     
      
     
     this
     
     .MemberwiseClone();
 }
 }

 
     
     class
     
      Student : IDeepCopy, IShallowCopy
 {
 
     
     //
     
     为了简化，使用public 字段
     
     

     
      
     
     public
     
      
     
     string
     
      Name;
 
     
     public
     
      
     
     int
     
      Age;
 
     
     //
     
     自定义类型，假设每个Student只拥有一个ClassRoom
     
     

     
      
     
     public
     
      ClassRoom Room 
     
     =
     
      
     
     new
     
      ClassRoom();

 
     
     public
     
      Student()
 {
 }
 
     
     public
     
      Student(
     
     string
     
      name, 
     
     int
     
      age)
 {
 
     
     this
     
     .Name 
     
     =
     
      name;
 
     
     this
     
     .Age 
     
     =
     
      age;
 }
 
     
     public
     
      
     
     object
     
      DeepCopy()
 {
 Student s 
     
     =
     
      
     
     new
     
      Student();
 s.Name 
     
     =
     
      
     
     this
     
     .Name;
 s.Age 
     
     =
     
      
     
     this
     
     .Age;
 s.Room 
     
     =
     
      (ClassRoom)
     
     this
     
     .Room.DeepCopy();
 
     
     return
     
      s;
 }
 
     
     public
     
      
     
     object
     
      ShallowCopy()
 {
 
     
     return
     
      
     
     this
     
     .MemberwiseClone();
 }

 
     
     public
     
      
     
     override
     
      
     
     string
     
      ToString()
 {
 
     
     return
     
      
     
     "
     
     Name:
     
     "
     
      
     
     +
     
      Name 
     
     +
     
      
     
     "
     
     \tAge:
     
     "
     
      
     
     +
     
      Age 
     
     +
     
      
     
     "
     
     \t
     
     "
     
      
     
     +
     
      Room.ToString();
 }

 }

    
    

 

测试代码：

 

测试代码

    
    

     
     
     
      Student s1 
     
     =
     
      
     
     new
     
      Student(
     
     "
     
     Vivi
     
     "
     
     , 
     
     28
     
     );
 Console.WriteLine(
     
     "
     
     s1=[
     
     "
     
      
     
     +
     
      s1 
     
     +
     
      
     
     "
     
     ]
     
     "
     
     );
 Student s2 
     
     =
     
      (Student)s1.ShallowCopy();
 
     
     //
     
     Student s2 = (Student)s1.DeepCopy();
     
     

     
      Console.WriteLine(
     
     "
     
     s2=[
     
     "
     
      
     
     +
     
      s2 
     
     +
     
      
     
     "
     
     ]
     
     "
     
     ); 
     
     //
     
     此处s2和s1内容相同
     
     

     
      Console.WriteLine(
     
     "
     
     -----------------------------
     
     "
     
     );
 
     
     //
     
     修改s2的内容
     
     

     
      s2.Name 
     
     =
     
      
     
     "
     
     tianyue
     
     "
     
     ;
 s2.Age 
     
     =
     
      
     
     25
     
     ;
 s2.Room.RoomID 
     
     =
     
      
     
     2
     
     ;
 s2.Room.RoomName 
     
     =
     
      
     
     "
     
     Room2
     
     "
     
     ;
 Console.WriteLine(
     
     "
     
     s1=[
     
     "
     
      
     
     +
     
      s1 
     
     +
     
      
     
     "
     
     ]
     
     "
     
     );
 Console.WriteLine(
     
     "
     
     s2=[
     
     "
     
      
     
     +
     
      s2 
     
     +
     
      
     
     "
     
     ]
     
     "
     
     ); 
     
     //
     
     再次打印两个对象以比较
     
     

     
      Console.ReadLine();
    
    

 

 

运行结果：

a.ShallowCopy

s1=[Name:Vivi   Age:28  RoomID=1        RoomName=Room1]
s2=[Name:Vivi   Age:28  RoomID=1        RoomName=Room1]
-------------------------------------------------------------

s1=[Name:Vivi   Age:28  RoomID=2        RoomName=Room2]
s2=[Name:tianyue        Age:25  RoomID=2        RoomName=Room2]

b.DeepCopy

s1=[Name:Vivi   Age:28  RoomID=1        RoomName=Room1]
s2=[Name:Vivi   Age:28  RoomID=1        RoomName=Room1]
-----------------------------
s1=[Name:Vivi   Age:28  RoomID=1        RoomName=Room1]
s2=[Name:tianyue        Age:25  RoomID=2        RoomName=Room2]

从以上结果可以看出，深拷贝时两个对象是完全“分离”的，改变其中一个，不会影响到另一个对象；浅拷贝时两个对象并未完全“分离”，改变顶级对象的内容，不会对另一个对象产生影响，但改变子对象的内容，则两个对象同时被改变。这种差异的产生，即是取决于拷贝子对象时复制内存还是复制指针。深拷贝为子对象重新分配了一段内存空间，并复制其中的内容；浅拷贝仅仅将指针指向原来的子对象。

示意图如下：

2.浅拷贝与赋值操作

大多数面向对象语言中的赋值操作都是传递引用，即改变对象的指针地址，而并没有复制内存，也没有做任何复制操作。由此可知，浅拷贝与赋值操作的区别是 顶级对象的复制与否。当然，也有一些例外情况，比如类型定义中重载赋值操作符（assignment operator），或者某些类型约定按值传递，就像C＃中的结构体和枚举类型。

赋值操作示意图如下：

 

 

基于.NET的反射机制，以前写了一个通用的序列化方法，现在可以拿过来，先序列化，然后再反序列化回来，也即是一个深拷贝，示例代码如下：

深拷贝示例代码

        
        

         
         
         
          
         
         #region
         
          ICloneable Members
         
         

 
         
         ///
         
          
         
         <summary>
         
         
 
         
         ///
         
          此处的复制为深拷贝，在实现上，为了简化，采用序列化和反序列化。
 
         
         ///
         
          
         
         </summary>
         
         
 
         
         ///
         
          
         
         <returns>
         
         深拷贝对象
         
         </returns>
         
         

         
          
         
         public
         
          
         
         object
         
          Clone()
 {
 Student stu 
         
         =
         
          
         
         new
         
          Student();
 XmlStorageHelper helper 
         
         =
         
          
         
         new
         
          XmlStorageHelper();
 
         
         string
         
          strXml 
         
         =
         
          helper.ConvertToString(
         
         this
         
         );
 helper.LoadFromString(stu, strXml); 
         
         //
         
         从XML字符串来赋值
         
         

         
         
 
         
         return
         
          stu;
 }

 
         
         #endregion