.NET中的Object类学习3_MemberwiseClone方法

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一、前言

按照MSDN文档的章节顺序来，本文应该是第五节。
但是学了上一节 Finalize之后，发现其内容对实际开发帮助不大。
所以这次跳过了前面的GetHashCode、GetType章节，直接来到MemberwiseClone。因为拷贝操作相对来讲还是比较常用的。

二、Object.MemberwiseClone方法

1 定义

名称空间：System
程序集：System.Runtime.dll

创建一个当前对象的浅拷贝（shallow copy）（副本）。

// 返回值 Object 当前对象的一个浅拷贝
protected object MemberwiseClone();

注意
关于浅拷贝这个词，既可以做名词也可以做动词，作名词指一份浅拷贝的副本（浅拷贝操作后生成的对象）；作动词就是指浅拷贝操作。

2 示例

以下示例说明了 MemberwiseClone 方法。它定义了一个 ShallowCopy 方法，该方法调用 MemberwiseClone 方法对 Person 对象执行浅拷贝操作。它还定义了一个 DeepCopy 方法，用于对 Person 对象执行深拷贝操作。

using System;

public class IdInfo
{
	public int IdNumber;

	public IdInfo(int IdNumber)
	{
		this.IdNumber = IdNumber;
	}
}

public class Person
{
	public int Age;
	public string Name;
	public IdInfo IdInfo;

	public Person ShallowCopy()
	{
		return (Person) this.MemberwiseClone();
	}

	public Person DeepCopy()
	{
		Person other = (Person) this.MemberwiseClone();
		other.IdInfo = new IdInfo(IdInfo.IdNumber);
		other.Name = String.Copy(Name);
		return other;
	}
}

public class Example
{
	public static void Main()
	{
		// 创建一个Person实例，并给它的字段分配一个值
		Person p1 = new Person();
		p1.Age = 42;
		p1.Name = "Sam";
		p1.IdInfo = new IdInfo(6565);

		// 执行一次p1的浅拷贝，将结果给p2
		Person p2 = p1.ShallowCopy();

		// 显示p1、p2的值
		Console.WriteLine("Original values of p1 and p2:");
		Console.WriteLine("p1 instance values:");
		DisplayValues(p1);
		Console.WriteLine("p2 instance values:");
		DisplayValues(p2);

		// 修改p1属性值，并显示p1、p2的值
		p1.Age = 32;
		p1.Name = "Frank";
		p1.IdInfo.IdNumber = 7878;
		Console.WriteLine("\nValues of p1 and p2 after changes to p1:");
		Console.WriteLine("p1 instance values:");
		DisplayValues(p1);
		Console.WriteLine("p2 instance values:");
		DisplayValues(p2);

		// 对p1做深拷贝，且结果分配给p3
		Person p3 = p1.DeepCopy();
		// 修改p1的成员值，并展示深拷贝的结果
		p1.Name = "George";
		p1.Age = 39;
		p1.IdInfo.IdNumber = 8641;
		Console.WriteLine("\nValues of p1 and p3 after changes to p1:");
		Console.WriteLine("p1 instance values:");
		DisplayValues(p1);
		Console.WriteLine("p3 instance values:");
		DisplayValues(p3);
	}
	
	public static void DisplayValues(Person p)
	{
		Console.WriteLine("Name:{0:s}, Age:{1:d}", p.Name, p.Age);
		Console.WriteLine("Value:{0:d}", p.IdInfo.IdNumber);
	}
}

// 示例输出如下：
// Original values of p1 and p2:
// p1 instance values:
// Name:Sam, Age:42
// Value:6565
// p2 instance values:
// Name:Sam, Age:42
// Value:6565

// Values of p1 and p2 after changes to p1:
// p1 instance values:
// Name:Frank, Age:32
// Value:7878
// p2 instance values:
// Name:Sam, Age:42
// Value:7878

// Values of p1 and p3 after changes to p1:
// p1 instance values:
// Name:George, Age:39
// Value:8641
// p3 instance values:
// Name:Frank, Age:32
// Value:7878

该例中，Person.IdInfo 属性返回一个 IdInfo 对象。如示例输出所示，调用 MemberwiseClone 方法克隆 Person 对象时，克隆的 Person 对象是原对象的独立备份，除了它们共享同一个 Person.IdInfo 对象引用外。因此，修改克隆对象的 Person.IdInfo 属性会更改原对象的 Person.IdInfo 属性。另一方面，当执行深拷贝操作时，修改克隆的 Person 对象，包括其 Person.IdInfo 属性，都不会影响到原对象。

3 备注

MemberwiseClone 方法通过创建一个新对象来创建浅拷贝，然后将当前对象的 非静态字段（nonstatic field）拷贝到新对象。若字段是值类型，则对该字段执行逐位复制（bit-by-bit copy）。若字段是引用类型，则引用会被复制，但引用的对象不会被复制；因此，原对象和其克隆引用的是同一个对象。

举个例子，
考虑一个名为X的对象，它引用了对象 A 和 B，对象 B 引用对象 C 。
X的浅拷贝创建了一个新对象X2，该对象也引用了对象 A 和 B 。
X的深拷贝创建了一个新对象X2，该对象引用新对象 A2 和 B2，它们是 A 和 B 的副本（副本意味着内容相同，但不是同一份，一式两份），依次引用了新对象 C2，C2 是 C 的副本。
该示例说明了浅拷贝与深拷贝操作之间的区别。

若 MemberwiseClone 方法执行的浅拷贝方法未能满足你的需求，有多种方法可以实现深拷贝操作。它们包括：

• 调用要复制的对象的类构造函数，用从第一个对象获取的属性值来创建第二个对象。这里假设对象的值完全由其类构造函数定义。
• 调用 MemberwiseClone 方法创建对象的浅拷贝，然后以原对象相同的值分配给新对象中的引用类型字段和属性。示例中的 DeepCopy 方法演示的就是该方式。
• 将深拷贝的对象序列化，然后将序列化后的数据恢复到不同的对象变量中。
• 使用反射和递归来执行深拷贝操作。

序列化和反射的方法涉及其它技术，有需要时另开一篇文详解。

三、总结

这节在概念上很简单，

• MemberwiseClone只复制对象，并返回对副本的一个引用。
• 浅拷贝是复制了类中所有值类型，若类包含引用类型的字段或属性，就只复制引用，而不复制引用的对象。
• 深拷贝除了复制类中值类型，还会对引用类型做特殊处理，对其引用的对象创建副本并赋予原对象中相同的值。