快捷導(dǎo)航

C#中深拷貝和淺拷貝的介紹與用法

更新時間：2022年03月21日 09:16:51 作者：.NET開發(fā)菜鳥

本文詳細講解了C#中深拷貝和淺拷貝的介紹與用法，文中通過示例代碼介紹的非常詳細。對大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價值，需要的朋友可以參考下

一、什么是深拷貝和淺拷貝

對于所有面向?qū)ο蟮恼Z言，復(fù)制永遠是一個容易引發(fā)討論的題目，C#中也不例外。此類問題在面試中極其容易被問到，我們應(yīng)該在了解淺拷貝和深拷貝基本概念的基礎(chǔ)上，從設(shè)計的角度進一步考慮如何支持對象的拷貝。

在System.Object類中，有一個受保護的方法object.MemberwiseClone(),這個方法實現(xiàn)了對象的復(fù)制。事實上，它所實現(xiàn)的就是我們所稱的淺拷貝。

深拷貝：指的是拷貝一個對象時，不僅僅把對象的引用進行復(fù)制，還把該對象引用的值也一起拷貝。這樣進行深拷貝后的拷貝對象就和源對象互相獨立，其中任何一個對象的改動都不會對另外一個對象造成影響。比如一個黃狗叫大黃，使用克隆術(shù)克隆另外一個黃狗叫小黃，這樣大黃和小黃就相對獨立了，他們不互相影響。在.NET中int,double以及結(jié)構(gòu)體和枚舉等。

int a=12;
int c=a;//進行了深拷貝
c=232 //不影響

淺拷貝：指的是拷貝一個對象時，僅僅拷貝對象的引用進行拷貝，但是拷貝對象和源對象還是引用同一份實體。此時，其中一個對象的改變都會影響到另一個對象。就像一個人改名了一樣，他還是這個人，只不過名字變了而已。

public class YDog
    {
        public string Name { get; set; }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            YDog sourceP = new YDog() { Name = "大黃" };
            YDog copyP = sourceP; // 淺拷貝
            copyP.Name = "小黃"; // 拷貝對象改變Name值
            // 結(jié)果都是"小黃",因為實現(xiàn)的是淺拷貝，一個對象的改變都會影響到另一個對象
            Console.WriteLine("YDog.Name: [SourceP: {0}] [CopyP:{1}]", sourceP.Name, copyP.Name);
            Console.Read();
        }
    }

所謂的淺拷貝，是指拷貝一個對象的時候，拷貝原始對象中所有的非靜態(tài)值類型成員和所有的引用類型成員的引用。換言之，新的對象和原始對象將共享所有引用類型成員的實際對象。而相對的，深拷貝是指不僅復(fù)制所有的非靜態(tài)值類型成員，而且也復(fù)制所有引用類型成員的實際對象。深拷貝和淺拷貝的概念是遞歸的，也就是說當(dāng)引用類型成員中包含另外一個引用類型成員時，拷貝的時候?qū)ζ鋬?nèi)部成員實行同樣的復(fù)制策略。

淺拷貝示意圖如下所示：

深拷貝示意圖如下圖所示：

類型基類System.Object已經(jīng)為所有類型都實現(xiàn)了淺拷貝，類型所要做的就是公開一個復(fù)制的接口，而通常的，這個接口會借由實現(xiàn)ICloneable接口來實現(xiàn)。ICLoneable只包含一個Clone方法。該方法既可以被實現(xiàn)為淺拷貝也可以被實現(xiàn)為深拷貝，具體如何取舍需要根據(jù)具體類型的需求來決定。下面的代碼提供了一個深拷貝的簡單示例：

using System;

namespace DeepCopy
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 定義原始對象
            DpCopy dc = new DpCopy();
            dc._i = 10;
            dc._a = new A();

            // 定義深拷貝對象
            DpCopy deepClone = (DpCopy)dc.Clone();
            // 定義淺拷貝對象
            DpCopy shadowclone = (DpCopy)dc.MemberwiseClone();
            // 深拷貝的復(fù)制對象將擁有自己的引用類型成員對象
            // 所以這里的賦值不會影響原始對象
            deepClone._a._s = "我是深拷貝的A";
            Console.WriteLine(dc);
            Console.WriteLine(deepClone);
            Console.WriteLine("\r\n");

            // 淺拷貝的復(fù)制對象共享原始對象的引用類型成員對象
            // 所以這里的賦值將影響原始對象
            shadowclone._a._s = "我是淺拷貝的A";
            Console.WriteLine(dc);
            Console.WriteLine(shadowclone);

            Console.ReadKey();
        }
    }

    public class DpCopy : ICloneable
    {
        public int _i = 0;
        public A _a = new A();
        public object Clone()
        {
            // 實現(xiàn)深拷貝
            DpCopy newDc = new DpCopy();
            // 重新實例化一個引用類型變量
            newDc._a = new A();
            // 給新引用類型變量的成員值
            newDc._a._s = _a._s;
            newDc._i = _i;
            return newDc;
        }

        // 實現(xiàn)淺拷貝
        public new object MemberwiseClone()
        {
            return base.MemberwiseClone();
        }

        /// <summary>
        /// 重寫類的ToString()方法
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public override string ToString()
        {
            return "I的值為：" + _i.ToString() + ",A為：" + _a._s;
        }
    }

    /// <summary>
    /// 包含一個引用成員的類型
    /// </summary>
    public class A
    {
        public string _s = "我是原始A";
    }
}

在上面的代碼中，類型DpCopy通過ICLoneable接口的Clone方法提供了深拷貝，并且通過提供一個MemberwiseClone的公共方法提供了淺拷貝。DpCopy類型具有一個值類型成員和一個引用類型成員，引用類型成員在淺拷貝和深拷貝時將展現(xiàn)不同的特性，淺拷貝的原始對象和目標(biāo)對象公用了一個引用類型成員對象，這在程序的執(zhí)行結(jié)果中可以清楚地看到：

有的參考資料上說C#中的深拷貝通過ICloneable接口來實現(xiàn)。這句話并不正確。事實上任何名字的方法都可以用來實現(xiàn)深拷貝，并且沒有任何語法來規(guī)定深拷貝只能通過Clone方法來實現(xiàn)。Clone這個名字只是一種習(xí)慣的稱呼，而實現(xiàn)ICloneable只能帶來一般接口的通用便利性，而并沒有任何關(guān)于拷貝的特殊性。

一般可被繼承的類型應(yīng)該避免實現(xiàn)ICloneable接口，因為這樣做將強制所有的子類型都需要實現(xiàn)ICloneable接口，否則將使類型的深拷貝不能覆蓋子類的新成員。

實現(xiàn)深拷貝

1、新建一個對象，一個一個的重新賦值，麻煩一點

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace ServiceTest
{
    public class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {

            YDog Dog = new YDog() { Name = "大黃" };
            YDog NewDog = new YDog();
            NewDog.Name = Dog.Name;

            Console.WriteLine($"Dog.Name：{Dog.Name},NewDog.Name：{NewDog.Name}");
            Console.Read();
        }
    }
}

輸出結(jié)果

2、利用反射實現(xiàn)深拷貝

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Reflection;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace ServiceTest
{
    public class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {

            YDog Dog = new YDog() { Name = "大黃" };
            YDog NewDog = (YDog)DeepCopy(Dog);
            NewDog.Name = Dog.Name;

            Console.WriteLine($"Dog.Name：{Dog.Name},NewDog.Name：{NewDog.Name}");
            Console.Read();
        }

        /* 利用反射實現(xiàn)深拷貝*/
        public static object DeepCopy(object _object)
        {
            Type T = _object.GetType();
            object o = Activator.CreateInstance(T);
            PropertyInfo[] PI = T.GetProperties();
            for (int i = 0; i < PI.Length; i++)
            {
                PropertyInfo P = PI[i];
                P.SetValue(o, P.GetValue(_object));
            }
            return o;
        }
    }
}

輸出結(jié)果

3、利用序列化和反序列化來實現(xiàn)，如下代碼

using Newtonsoft.Json;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Reflection;
using System.Runtime.Serialization.Formatters.Binary;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Xml.Serialization;

namespace ServiceTest
{
    public class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {

            YDog Dog = new YDog() { Name = "大黃" };
            //YDog NewDog = (YDog)DeepCopy(Dog);
            //NewDog.Name = Dog.Name;

            // 序列化實現(xiàn)
            YDog NewDog = (YDog)DeepCopy<YDog>(Dog);

            Console.WriteLine($"Dog.Name：{Dog.Name},NewDog.Name：{NewDog.Name}");
            Console.Read();
        }

        /* 利用反射實現(xiàn)深拷貝*/
        public static object DeepCopy(object _object)
        {
            Type T = _object.GetType();
            object o = Activator.CreateInstance(T);
            PropertyInfo[] PI = T.GetProperties();
            for (int i = 0; i < PI.Length; i++)
            {
                PropertyInfo P = PI[i];
                P.SetValue(o, P.GetValue(_object));
            }
            return o;
        }

        // 利用XML序列化和反序列化實現(xiàn)
        public static T DeepCopyWithXmlSerializer<T>(T obj)
        {
            object retval;
            using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
            {
                XmlSerializer xml = new XmlSerializer(typeof(T));
                xml.Serialize(ms, obj);
                ms.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
                retval = xml.Deserialize(ms);
                ms.Close();
            }


            return (T)retval;
        }


        // 利用二進制序列化和反序列實現(xiàn)
        public static T DeepCopyWithBinarySerialize<T>(T obj)
        {
            object retval;
            using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
            {
                BinaryFormatter bf = new BinaryFormatter();
                // 序列化成流
                bf.Serialize(ms, obj);
                ms.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
                // 反序列化成對象
                retval = bf.Deserialize(ms);
                ms.Close();
            }


            return (T)retval;
        }

        public static T DeepCopy<T>(T obj)
        {
            // 序列化
           string json= JsonConvert.SerializeObject(obj);
            // 反序列化
           return JsonConvert.DeserializeObject<T>(json);
        }
    }
}

二、總結(jié)

淺拷貝是指復(fù)制類型中的所有值類型成員，而只賦值引用類型成員的引用，并且使目標(biāo)對象共享原對象的引用類型成員對象。深拷貝是指同時復(fù)制值類型成員和引用類型成員的對象。淺拷貝和深拷貝的概念都是遞歸的。System.Object中的MemberwiseClone已經(jīng)實現(xiàn)了淺拷貝，但它是一個受保護的方法。無論深拷貝還是淺拷貝，都可以通過實現(xiàn)ICloneable接口的Clone方法來實現(xiàn)，可被繼承的類型需要謹(jǐn)慎地實現(xiàn)ICloneable接口，因為這將導(dǎo)致所有的子類型都必須實現(xiàn)ICloneable接口。

到此這篇關(guān)于C#中深拷貝和淺拷貝的文章就介紹到這了。希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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