C#深淺拷貝的深入解析
前言
前面我們學習完了設計模式，在其中我們有了解到原型模式。這里涉及到了克隆自身對象。那么也就是對對象進行拷貝。這里就涉及到了這么一個概念。深淺拷貝、何為深拷貝何為淺拷貝呢？我們一起來看看吧。
淺拷貝
首先我們看看淺拷貝。淺拷貝就是將對象中的所有字段復制到新對象中去，淺拷貝對于值類型和引用類型有不同的影響。值類型的值被復制到副本中后，修改副本中的值不會影響原來對象的值。然而引用類型被復制到副本中的是引用類型的引用。不是引用的對象。這樣再修改副本中的值是會導致原來對象的值也被修改了。但是這里引用類型情況我們需要排除字符串String類型。
那么為何引用類型修改副本的值會造成原來對象的值的變化，而string字符串類型卻排除在外呢？首先我們需要知道這么一個概念，string類型是一個不可變的數據類型，也就是意味著對字符串對象進行了初始化，該字符串對象就不能改變了。表面上我們修改字符串的內容的方法和運算實際上是創(chuàng)建了一個新字符串，然后根據需要可以把舊字符串的內容復制到新字符串中。怎么理解你？我們看下面這個案例：
#region 字符串比較
/// <summary>
/// 獲取引用類型的內存地址方法
/// </summary>
/// <param name="o"></param>
/// <returns></returns>
public static string getMemory(object o)
{
GCHandle h = GCHandle.Alloc(o, GCHandleType.Pinned);
IntPtr addr = h.AddrOfPinnedObject();
return "0x" + addr.ToString("X");
}
/// <summary>
/// 字符串比較
/// </summary>
public static void Compares()
{
string a = "123";
Console.WriteLine("a的引用地址：\t\t" + getMemory(a));
string b = "123";
Console.WriteLine("b的引用地址：\t\t" + getMemory(b));
Console.WriteLine("a與b的比較：\t\t" + Object.ReferenceEquals(a, b));
b = "456";
Console.WriteLine("b的引用地址：\t\t" + getMemory(b));
}
#endregion
這里我們看a=”123”,b=”123”。我們看他們的引用地址是一樣的。也就是說我們先創(chuàng)建a的時候創(chuàng)建了字符串a，有了一個引用地址。然后我們創(chuàng)建b的時候首先會尋找是否存在相同的值。如果存在相同的值就獲取其引用地址。這也就是為什么a與b的引用地址是一樣的。這里涉及到一個叫做字符駐留池的東西。會對字符串進行保存。那么后面我們修改b的值然后輸出其引用地址，發(fā)現和之前的引用地址不一樣。說明并不是修改原來的值，而是重新創(chuàng)建了一個字符串，重新獲取了它的引用地址。
我們接下來看一個淺拷貝的案例吧，首先我們準備的是以下的數據類型的值：int，string，enum，struct，class，int[]，string[]。
/// <summary>
/// 枚舉
/// </summary>
public enum EnumTest
{
TestOne = 1,
TestTwo = 2
}
/// <summary>
/// 結構體
/// </summary>
public struct StructTest
{
public int Test;
public StructTest(int i)
{
Test = i;
}
}
/// <summary>
/// 類
/// </summary>
public class ClassTest
{
public string TestString;
public ClassTest(string _string)
{
TestString = _string;
}
}
/// <summary>
/// 深拷貝
/// </summary>
public class DeepClone : ICloneable
{
public int _int = 1;
public string _string = "1";
public EnumTest _enum = EnumTest.TestOne;
public StructTest _struct = new StructTest(1);
public ClassTest _class = new ClassTest("1");
public int[] arrInt = new int[] { 1 };
public string[] arrString = new string[] { "1" };
public object Clone()
{
var NewOne = JsonConvert.SerializeObject(this);
return JsonConvert.DeserializeObject<DeepClone>(NewOne);
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
DeepClone simple = new DeepClone();
var simpleTwo = (DeepClone)simple.Clone();
simpleTwo._int = 2;
simpleTwo._string = "2";
simpleTwo._enum = EnumTest.TestTwo;
simpleTwo._struct.Test = 2;
simpleTwo._class.TestString = "2";
simpleTwo.arrInt[0] = 2;
simpleTwo.arrString[0] = "2";
Console.WriteLine($"int 類型變化 原對象：{simple._int}\t\t 備份對象:{simpleTwo._int}");
Console.WriteLine($"string 類型變化 原對象：{simple._string}\t\t 備份對象:{simpleTwo._string}");
Console.WriteLine($"enum 類型變化 原對象：{(int)simple._enum}\t\t 備份對象:{(int)simpleTwo._enum}");
Console.WriteLine($"struct 類型變化 原對象：{simple._struct.Test}\t\t 備份對象:{simpleTwo._struct.Test}");
Console.WriteLine($"class 類型變化 原對象：{simple._class.TestString}\t\t 備份對象:{simpleTwo._class.TestString}");
Console.WriteLine($"int數組 類型變化 原對象：{simple.arrInt[0]}\t\t 備份對象:{simpleTwo.arrInt[0]}");
Console.WriteLine($"string數組 類型變化 原對象：{simple.arrString[0]}\t\t 備份對象:{simpleTwo.arrString[0]}");
}
}
我們通過繼承ICloneable接口對這些類型都進行了淺拷貝然后修改副本對象。輸出原對象和副本對象進行比較。我們發(fā)現int,enum,struct、值類型以及string這個特殊的引用類型的原對象值沒有被影響改變。但是class,int[],string[]這些引用類型對象原對象被影響改變了值。也就再次驗證了我們前面說的。淺拷貝是將對象進行賦值到一個副本對象中去，值類型復制值，引用類型復制其引用對象。修改副本對象值，值類型和string原對象不會被影響改變，引用類型除string其原對象都會被影響改變。
深拷貝
我們上面看了淺拷貝，淺拷貝還是有一定的影響的，處理不好可能就成bug。那么我們看看對應的深拷貝又是什么樣的呢？這里可以先聲明，深拷貝對值類型和引用類型都沒有區(qū)別對待。深拷貝也是將對象中的所有字段復制到新對象中去，但是對象無論是值類型還是引用類型都將被重新創(chuàng)建然后復制到副本對象去。對于副本對象的修改將不會影響到原對象，無論任何類型。
我們繼續(xù)將上面的例子進行深拷貝看看：
/// <summary>
/// 深拷貝
/// </summary>
public class DeepClone : ICloneable
{
public int _int = 1;
public string _string = "1";
public EnumTest _enum = EnumTest.TestOne;
public StructTest _struct = new StructTest(1);
public ClassTest _class = new ClassTest("1");
public int[] arrInt = new int[] { 1 };
public string[] arrString = new string[] { "1" };
public object Clone()
{
var NewOne = JsonConvert.SerializeObject(this);
return JsonConvert.DeserializeObject<DeepClone>(NewOne);
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
DeepClone simple = new DeepClone();
var simpleTwo = (DeepClone)simple.Clone();
simpleTwo._int = 2;
simpleTwo._string = "2";
simpleTwo._enum = EnumTest.TestTwo;
simpleTwo._struct.Test = 2;
simpleTwo._class.TestString = "2";
simpleTwo.arrInt[0] = 2;
simpleTwo.arrString[0] = "2";
Console.WriteLine($"int 類型變化 原對象：{simple._int}\t\t 備份對象:{simpleTwo._int}");
Console.WriteLine($"string 類型變化 原對象：{simple._string}\t\t 備份對象:{simpleTwo._string}");
Console.WriteLine($"enum 類型變化 原對象：{(int)simple._enum}\t\t 備份對象:{(int)simpleTwo._enum}");
Console.WriteLine($"struct 類型變化 原對象：{simple._struct.Test}\t\t 備份對象:{simpleTwo._struct.Test}");
Console.WriteLine($"class 類型變化 原對象：{simple._class.TestString}\t\t 備份對象:{simpleTwo._class.TestString}");
Console.WriteLine($"int數組 類型變化 原對象：{simple.arrInt[0]}\t\t 備份對象:{simpleTwo.arrInt[0]}");
Console.WriteLine($"string數組 類型變化 原對象：{simple.arrString[0]}\t\t 備份對象:{simpleTwo.arrString[0]}");
}
}
這里我們看這個運行結果，無論值類型還是引用類型修改副本對象之后都沒有影響原對象的值。這也就是深拷貝的特點了。
總結
我們看完了淺拷貝與深拷貝，我們仔細回顧下。淺拷貝將對象的字段復制到新的對象中去，但是當修改新對象的時候，值類型和string類型的字段將不會影響原對象的字段，而引用類型除string類型外都將影響原對象的值。深拷貝也是將對象的字段復制到新的對象中去，但是無論是值類型還是引用類型的改變都不會影響原對象的值。因為深拷貝是將原對象重新創(chuàng)建然后復制到副本對象中去的。
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