正确实现对象的浅拷贝和深拷贝

JerryXia 发表于 November 28, 2013 , 阅读 (1,959)

为对象创建副本的技术称为拷贝（也叫克隆）。我们将拷贝分为浅拷贝和深拷贝。

浅拷贝 将对象中的所有字段复制到新的对象（副本）中。其中，值类型字段的值被复制到副本中，在副本中修改不会影响到源对象对应的值。而引用类型的字段被复制到副本中的是引用类型的引用，而不是引用的对象，在副本中对引用类型的字段值做修改会影响到源对象本身。

深拷贝同样，将对象中的所有字段复制到新的对象中。不过，无论是对象的值类型字段，还是引用类型字段，都会被重新创建并赋值，对于副本的修改，不会影响到源对象本身。

无论是浅拷贝还是深拷贝，微软都建议用类型继承ICloneable接口的方式明确告诉调用者：该类型可以被拷贝。当然，ICloneable接口只提供了一个声明为Clone的方法，我们可以根据需求在Clone方法内实现浅拷贝或深拷贝。一个简单的浅拷贝的实现代码如下所示：

class Employee : ICloneable
{
    public string IDCode { get; set; }
    public int Age { get; set; }
    public Department Department { get; set; }

    public object Clone()
    {
        return this.MembewiseClone();
    }
}

class Department
{
    public string Name { get; set; }
    public override string ToString()
    {
        return this.Name;
    }
}

调用方的代码如下所示：

Employee mike = new Employee() { IDCode = "NB123", Age = 30,
    Department = new Department() { Name = "Dep1" } };
Employee rose = mike.Clone() as Employee;
Console.WriteLine(rose.IDCode);
Console.WriteLine(rose.Age);
Console.WriteLine(rose.Department);
Console.WriteLine("开始改变mike的值");
mike.IDCode = "NB456";
mike.Age = 60;
mike.Department.Name = "Dep2";
Console.WriteLine(rose.IDCode);
Console.WriteLine(rose.Age);
Console.WriteLine(rose.Department);

输出为：

NB123
30
Dep1
开始改变mike的值：
NB123
30
Dep2

注意到Employee的IDCode属性是string类型。理论上string类型是引用类型，但是由于该引用类型的特殊性（无论是实现还是语义），Object.MemberwiseClone方法仍旧为其创建了副本。也就是说，在浅拷贝过程，我们应该将字符串看成是值类型。

Employee的Department属性是一个引用类型，所以，如果改变了源对象mike中的值，副本rose中的值也会随之一起变动。

Employee的深拷贝有多种实现方法，最简单的方法是手动对字段逐个进行赋值。但这种方法容易出错，也就是说，如果类型那个的字段发生变化或有增减，那么该拷贝方法也要相应的变化，所以，建议使用序列化的形式来进行深拷贝。Employee深拷贝的一个简单实现代码如下所示：

class Employee : ICloneable
{
    public string IDCode { get; set; }
    public int Age { get; set; }
    public Department Department { get; set; }

    public object Clone()
    {
        IFormatter formatter = new BinaryFormatter();
        formatter.Serilize(objectStream, this);
        objectStream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
        return formatter.Deserialize(objectStream) as Employee;
    }
}

使用浅拷贝中的调用者代码，输出为：

NB123
30
Dep1
开始改变mike的值：
NB123
30
Dep1

可以发现，再次更改mike的值已经不会影响副本rose的值了。

由于接口ICloneabled只有一个模棱两可Clone方法，所以，如果要在一个类中同时实现深拷贝和浅拷贝，只能有我们自己实现两个额外的方法，申明为DeepClone和Shallow。Employee的最终版本看起来应该如下的形式：

[Serializable]
class Employee : ICloneable
{
    public string IDCode { get; set; }
    public int Age { get; set; }
    public Department Department { get; set; }

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

    public Employee DeepClone()
    {
        using(Stream objectStream = new MemoryStream())
        {
            IFormatter formatter = new BinaryFormatter();
            formatter.Serilize(objectStream, this);
            objectStream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
            return formatter.Deserialize(objectStream) as Employee;
        }
    }

    public Employee ShallowClone()
    {
        return Clone() as Employee;
    }
}

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