C#深度复制和浅度复制详解

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C#深度复制和浅度复制

复制一个值变量很简单,新建一个变量然后将原来的变量赋值过去就行,但是复制一个引用变量这种方法是不行的,如果不明白为什么可以先看看这篇解释
引用类型变量和值类型变量在赋值时的不同

如果要复制一个引用类型的变量,比如说类,需要在类定义中继承ICloneable接口,并实现Clone方法,这是一个固定格式,下面看一个例子

 public class Test:ICloneable
 {
     public int Val;
     public object Clone() => MemberwiseClone();
 }

定义了一个Test类,继承ICloneable接口,实现Clone方法,实现Clone方法的格式是固定的,这里使用了简化写法,public object Clone() => MemberwiseClone();等于

public object Clone()
{
    return MemberwiseClone();
}

这是C#提供的方法,按照这么写就对了,此时如果要复制一个Test类的引用变量,就可以这么写

Test t1 = new Test();
Test t2 = (Test)t1.Clone();

有一个引用类型变量t1,调用t1.Clone()会在堆中重新开辟一个内存空间,并且复制t1堆空间的值,然后会返回这个新空间的内存地址,因为Clone()方法返回类型是object,所以强制类型转换为Test,然后赋给Test类型的变量t2
C#深度复制和浅度复制详解_第1张图片
这个过程,便是C#中的浅度复制(ShallowCopy),也有称为影子复制的
这个复制会存在一些问题,那就是一个引用类型中存在引用类型字段时,引用类型字段并不会也复制一份

public class Test:ICloneable
{
    public int Val;
    public Test2 Z = new Test2();
    public object Clone()
    {
        return MemberwiseClone();
    }
}
public class Test2
{
    public int D;
}

这里定义了两个类,其中Test类中包含了一个Test2类型的引用类型变量Z,我们先看内存中怎样表示的C#深度复制和浅度复制详解_第2张图片
从这张图我们可以看到,当我们使用Clone对引用类型进行Clone时,只会复制堆空间的值,如果堆空间中有引用类型,在复制时就只单纯的复制了引用类型的堆空间地址,这样的后果就是虽然Clone得到了两个堆空间对象,但是堆空间对象中的字段却指向了同一个另外的空间地址,在某些情况下就会出现问题
所以
浅度复制:解决了直接使用赋值运算符时变量指向了同一个堆空间的问题(即Test t2 = t1的问题),但是只解决了一层,对于包含在内的堆空间中的成员的引用没有进一步解决(即t1.Z和t2.Z指向了同一个堆空间地址)

为了解决上述问题,就需要使用深度复制,深度复制的基本思路,就是在Clone方法中创建一个新的对象并使其内容与现有内容保持一致(其实是废话),我们甚至可以不用继承ICloneable,但是建议继承并使用Clone方法,这样可以保持方法名的一致性
至于怎么实现,可以自行思考(主要是我也在思考中)

所以这篇文章的主要内容是讲:C#提供的return MemberwiseClone();只是浅度复制,不会为引用成员创建新空间并将引用成员空间的值复制过去,只会复制引用成员的空间地址,需要注意

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