C# 中的浅表拷贝和深层拷贝

浅表拷贝得到一个新的实例,一个与原始对象类型相同、值类型字段相同的拷贝。但是如果字段是引用类型的,则拷贝的是该引用, 而不是的对象。若想将引用字段的对象也拷贝过去,则称为深拷贝。

System.Object提供了受保护的方法 MemberwiseClone,可用来实现“浅表”拷贝。

由于该方法标记为“受保护”级别,因此,我们只能在继承类或该类内部才能访问该方法:.

    //浅复制
    public Student ShallowClone()
    {
        return this.MemberwiseClone() as Student;
    }

使用序列化与反序列化的方式

这种方式虽可实现深度拷贝,但在外面引用时一定要记得关闭所创建的MemoryStream流:(类可序列化的条件:

  • 为Public
  • 增加Serializable属性标记类)
using System.Runtime.Serialization;
using System.Runtime.Serialization.Formatters.Binary;

        //深拷贝  
        public Student DeepClone()
        {
            using (Stream objectStream = new MemoryStream())
            {
                IFormatter formatter = new BinaryFormatter();
                formatter.Serialize(objectStream, this);
                objectStream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
                return formatter.Deserialize(objectStream) as Student;
            }
         }

利用反射实现

在一个外国人写的博客中(http://www.codeproject.com/Articles/3441/Base-class-for-cloning-an-object-in-C),使用反射的方法来解决了这个问题。他写了一个BaseObject类,如果我们继承这个类就可以实现深度拷贝,下面是他的实现方法:

创建一个实现 ICloneable 接口的有默认行为的抽象类,所谓的默认行为就是使用以下库函数来拷贝类里的每一个字段。

  • 遍历类里的每个字段,看看是否支持ICloneable接口。

  • 如果不支持ICloneable接口,按下面规则进行设置,也就是说如果字段是个值类型,那将其拷贝,如果是引用类型则拷贝字段指向通一个对象。

  • 如果支持ICloneable,在科隆对象中使用它的克隆方法进行设置。

  • 如果字段支持IEnumerable接口,需要看看它是否支持IList或者IDirectionary接口,如果支持,迭代集合看看是否支持ICloneable接口。

我们所要做的就是使得所有字段支持ICloneable接口。

BaseObject的实现:

/// <summary>
/// BaseObject class is an abstract class for you to derive from.
/// Every class that will be dirived from this class will support the 
/// Clone method automaticly.<br>
/// The class implements the interface ICloneable and there 
/// for every object that will be derived <br>
/// from this object will support the ICloneable interface as well.
/// </summary>
using System.Reflection;
using System.Collections;

public abstract class BaseObject : ICloneable
{
    /// <summary>
    /// Clone the object, and returning a reference to a cloned object.
    /// </summary>
    /// <returns>Reference to the new cloned 
    /// object.</returns>
    public object Clone()
    {
        //First we create an instance of this specific type.
        object newObject  = Activator.CreateInstance( this.GetType() );

        //We get the array of fields for the new type instance.
        FieldInfo[] fields = newObject.GetType().GetFields();

        int i = 0;

        foreach( FieldInfo fi in this.GetType().GetFields() )
        {
            //We query if the fiels support the ICloneable interface.
            Type ICloneType = fi.FieldType.
                        GetInterface( "ICloneable" , true );

            if( ICloneType != null )
            {
                //Getting the ICloneable interface from the object.
                ICloneable IClone = (ICloneable)fi.GetValue(this);

                //We use the clone method to set the new value to the field.
                fields[i].SetValue( newObject , IClone.Clone() );
            }
            else
            {
                // If the field doesn't support the ICloneable 
                // interface then just set it.
                fields[i].SetValue( newObject , fi.GetValue(this) );
            }

            //Now we check if the object support the 
            //IEnumerable interface, so if it does
            //we need to enumerate all its items and check if 
            //they support the ICloneable interface.
            Type IEnumerableType = fi.FieldType.GetInterface
                            ( "IEnumerable" , true );
            if( IEnumerableType != null )
            {
                //Get the IEnumerable interface from the field.
                IEnumerable IEnum = (IEnumerable)fi.GetValue(this);

                //This version support the IList and the 
                //IDictionary interfaces to iterate on collections.
                Type IListType = fields[i].FieldType.GetInterface
                                    ( "IList" , true );
                Type IDicType = fields[i].FieldType.GetInterface
                                    ( "IDictionary" , true );

                int j = 0;
                if( IListType != null )
                {
                    //Getting the IList interface.
                    IList list = (IList)fields[i].GetValue(newObject);

                    foreach( object obj in IEnum )
                    {
                        //Checking to see if the current item 
                        //support the ICloneable interface.
                        ICloneType = obj.GetType().
                            GetInterface( "ICloneable" , true );
                        
                        if( ICloneType != null )
                        {
                            //If it does support the ICloneable interface, 
                            //we use it to set the clone of
                            //the object in the list.
                            ICloneable clone = (ICloneable)obj;

                            list[j] = clone.Clone();
                        }

                        //NOTE: If the item in the list is not 
                        //support the ICloneable interface then in the 
                        //cloned list this item will be the same 
                        //item as in the original list
                        //(as long as this type is a reference type).

                        j++;
                    }
                }
                else if( IDicType != null )
                {
                    //Getting the dictionary interface.
                    IDictionary dic = (IDictionary)fields[i].
                                        GetValue(newObject);
                    j = 0;
                    
                    foreach( DictionaryEntry de in IEnum )
                    {
                        //Checking to see if the item 
                        //support the ICloneable interface.
                        ICloneType = de.Value.GetType().
                            GetInterface( "ICloneable" , true );

                        if( ICloneType != null )
                        {
                            ICloneable clone = (ICloneable)de.Value;

                            dic[de.Key] = clone.Clone();
                        }
                        j++;
                    }
                }
            }
            i++;
        }
        return newObject;
    }
}

写了个例子,试了下上面第3种方式,我发现如果类中含有Array类型的成员变量,是可以深度复制的。但如果含有List成员变量,List成员还是浅复制(并且会报原始数据被修改)。原因是Array继承了ICloneable,但List没有继承,BaseObject中的实现方法就会把List成员变量当成值类型的变量直接赋值。我的解决办法是创建MyList类,实现Clone方法:

[Serializable] 
    public class MyList<T> : List<T>,ICloneable
    {
        //clone一个新的List
        public object Clone()
        {
            MyList<T> newList = new MyList<T>();
            foreach(T item in this){      //分别创建当中的每个成员对象
                newList.Add(Activator.CreateInstance<T>());
            }
            return newList;
        }
    }
    [Serializable] 
    public class Student:BaseObject
    {
        public int Age;
        public string Name;
        public MyList<Pet> PetList;

        //浅复制
        public Student ShallowClone()
        {
            return this.MemberwiseClone() as Student;
        }

        //深拷贝  
        public Student DeepClone()
        {
            using (Stream objectStream = new MemoryStream())
            {
                IFormatter formatter = new BinaryFormatter();
                formatter.Serialize(objectStream, this);   //序列
                objectStream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
                return formatter.Deserialize(objectStream) as Student;//反序列
            }
        }

        public string ToString()
        {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            sb.AppendFormat("Age:{0}, Name:{1}", this.Age, this.Name);
            sb.AppendLine();
            foreach (Pet p in this.PetList)
            {
                sb.AppendFormat("PetName:{0}, Weight:{1}", p.Name, p.Weight);
                sb.AppendLine();
            }
            return sb.ToString();
        }
    }
    [Serializable]
    public class Pet : BaseObject
    {
        public string Name;
        public int Weight;
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            MyList<Pet> pets1 = new MyList<Pet>();
            pets1.Add(new Pet { Weight=60,Name="pp"});
            pets1.Add(new Pet { Weight =80, Name = "bb" });
            Student stu1 = new Student
            {
                Age = 15,
                Name = "ZZW",
                PetList = pets1
            };
            Student stu2 = (Student)stu1.Clone();
            Console.WriteLine("Before modidfy.....");
            Console.WriteLine("Stu1:" + stu1.ToString());
            Console.WriteLine("Stu2:" + stu2.ToString());
            stu2.Age = 66;
            stu2.Name = "jjj";
            foreach (Pet p in stu2.PetList)
            {
                p.Name = "xx";
                p.Weight = 100;
            }
            Console.WriteLine("After Stu2 modidfy.....");
            Console.WriteLine("Stu1:" + stu1.ToString());
            Console.WriteLine("Stu2:" + stu2.ToString());
            Console.ReadKey();
        }
    }

输出结果:

Before modidfy.....
Stu1:Age:15, Name:ZZW
PetName:pp, Weight:60
PetName:bb, Weight:80
 
Stu2:Age:15, Name:ZZW
PetName:pp, Weight:60
PetName:bb, Weight:80
 
After Stu2 modidfy.....
Stu1:Age:15, Name:ZZW
PetName:pp, Weight:60
PetName:bb, Weight:80
 
Stu2:Age:66, Name:jjj
PetName:xx, Weight:100
PetName:xx, Weight:100