C# 浅拷贝与深拷贝
最后修改于 2023 年 7 月 5 日
在本文中，我们比较 C# 中对象的浅拷贝和深拷贝。
数据复制是编程中的一项重要任务。 对象是 OOP 中的一种复合数据类型。 对象中的成员字段可以按值或按引用存储。 复制可以通过两种方式进行。
浅拷贝将所有值和引用复制到新实例中。 指针指向的数据不会被复制； 仅复制指针。 新的引用指向原始对象。 对引用成员的任何更改都会影响这两个对象。
深拷贝将所有值复制到新实例中。 对于存储为引用的成员，深拷贝会对正在引用的数据执行深拷贝。 创建被引用对象的新副本。 并且存储指向新创建对象的指针。 对这些引用对象的任何更改都不会影响对象的其他副本。 深拷贝是完全复制的对象。
如果成员字段是值类型，则执行该字段的逐位复制。 如果该字段是引用类型，则复制引用，但不复制被引用的对象； 因此，原始对象中的引用和克隆中的引用指向同一个对象。
C# 浅拷贝示例
以下程序执行浅拷贝。
namespace ShallowCopy;
class Color
{
public int red;
public int green;
public int blue;
public Color(int red, int green, int blue)
{
this.red = red;
this.green = green;
this.blue = blue;
}
}
class MyObject : ICloneable
{
public int id;
public string size;
public Color col;
public MyObject(int id, string size, Color col)
{
this.id = id;
this.size = size;
this.col = col;
}
public object Clone()
{
return new MyObject(this.id, this.size, this.col);
}
public override string ToString()
{
var s = String.Format("id: {0}, size: {1}, color:({2}, {3}, {4})",
this.id, this.size, this.col.red, this.col.green, this.col.blue);
return s;
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
var col = new Color(23, 42, 223);
var obj1 = new MyObject(23, "small", col);
var obj2 = (MyObject)obj1.Clone();
obj2.id += 1;
obj2.size = "big";
obj2.col.red = 255;
Console.WriteLine(obj1);
Console.WriteLine(obj2);
}
}
这是一个浅拷贝的示例。 我们定义两个自定义对象：MyObject 和 Color。 MyObject 对象将引用 Color 对象。
class MyObject : ICloneable
对于我们要克隆的对象，我们应该实现 ICloneable 接口。
public object Clone()
{
return new MyObject(this.id, this.size, this.col);
}
ICloneable 接口强制我们创建一个 Clone 方法。 此方法返回一个带有复制值的新对象。
var col = new Color(23, 42, 223);
我们创建一个 Color 对象的实例。
var obj1 = new MyObject(23, "small", col);
创建 MyObject 类的实例。 Color 对象的实例被传递给构造函数。
var obj2 = (MyObject) obj1.Clone();
我们创建 obj1 对象的浅拷贝并将其分配给 obj2 变量。 Clone 方法返回一个 Object，我们期望的是 MyObject。 这就是我们进行显式转换的原因。
obj2.id += 1; obj2.size = "big"; obj2.col.red = 255;
在这里，我们修改复制对象的成员字段。 我们增加 id，将大小更改为“big”，并更改颜色对象的红色部分。
Console.WriteLine(obj1); Console.WriteLine(obj2);
Console.WriteLine 方法调用 obj2 对象的 ToString 方法，该方法返回对象的字符串表示形式。
$ dotnet run id: 23, size: small, color:(255, 42, 223) id: 24, size: big, color:(255, 42, 223)
我们可以看到 id 不同（23 与 24）。 大小不同（“small”与“big”）。 但是颜色对象的红色部分对于两个实例是相同的（255）。 更改克隆对象的成员值（id、大小）不会影响原始对象。 更改引用对象 (col) 的成员也会影响原始对象。 换句话说，两个对象都引用内存中的同一个颜色对象。
C# 深拷贝示例
为了改变这种行为，我们接下来进行深拷贝。
namespace DeepCopy;
class Color : ICloneable
{
public int red;
public int green;
public int blue;
public Color(int red, int green, int blue)
{
this.red = red;
this.green = green;
this.blue = blue;
}
public object Clone()
{
return new Color(this.red, this.green, this.blue);
}
}
class MyObject : ICloneable
{
public int id;
public string size;
public Color col;
public MyObject(int id, string size, Color col)
{
this.id = id;
this.size = size;
this.col = col;
}
public object Clone()
{
return new MyObject(this.id, this.size,
(Color)this.col.Clone());
}
public override string ToString()
{
var s = String.Format("id: {0}, size: {1}, color:({2}, {3}, {4})",
this.id, this.size, this.col.red, this.col.green, this.col.blue);
return s;
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
var col = new Color(23, 42, 223);
var obj1 = new MyObject(23, "small", col);
var obj2 = (MyObject)obj1.Clone();
obj2.id += 1;
obj2.size = "big";
obj2.col.red = 255;
Console.WriteLine(obj1);
Console.WriteLine(obj2);
}
}
在这个程序中，我们对一个对象执行深拷贝。
class Color : ICloneable
现在 Color 类实现了 ICloneable 接口。
public object Clone()
{
return new Color(this.red, this.green, this.blue);
}
我们也有 Color 类的 Clone 方法。 这有助于创建引用对象的副本。
public object Clone()
{
return new MyObject(this.id, this.size,
(Color) this.col.Clone());
}
当我们克隆 MyObject 时，我们会在 col 引用类型上调用 Clone 方法。 这样我们也有了一个颜色值的副本。
$ dotnet run id: 23, size: small, color:(23, 42, 223) id: 24, size: big, color:(255, 42, 223)
现在引用 Color 对象的红色部分不一样了。 原始对象保留了其先前的值 (23)。
来源
在本文中，我们比较了 C# 中对象的浅拷贝和深拷贝。
作者
列出所有 C# 教程。