C#深浅拷贝的深入解析

拷贝是编程中的常见操作，其中深浅拷贝是我们需要重点关注的。本文将介绍深浅拷贝的概念和实现方法，让初学者掌握如何正确实现深浅拷贝。

概念

深浅拷贝是针对引用类型而言的。

• 浅拷贝：将引用类型的变量复制一份，但是仍然是复制的引用，即两个引用变量还是指向同一个对象。
• 深拷贝：将引用类型的变量复制一份，并且将其中的引用类型也复制一份，即两个引用变量指向的是两个不同的对象。

浅拷贝的实现

浅拷贝可以通过 C# 中的 MemberwiseClone() 方法来实现。

public class Student : ICloneable
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public Teacher Teacher { get; set; }

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

public class Teacher
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
}

如上代码示例中，Student 类包含了一个 Teacher 类型的引用变量。如果我们现在需要复制一个 Student 对象，只需要使用 MemberwiseClone() 方法即可。

Student student1 = new Student { Id = 1, Name = "小明", Teacher = new Teacher { Id = 1, Name = "张老师" }};
Student student2 = (Student)student1.Clone();

student2.Id = 2;
student2.Teacher.Name = "王老师";

Console.WriteLine($"student1.Name = {student1.Name}"); // 小明 
Console.WriteLine($"student2.Name = {student2.Name}"); // 小明
Console.WriteLine($"student1.Teacher.Name = {student1.Teacher.Name}"); // 王老师
Console.WriteLine($"student2.Teacher.Name = {student2.Teacher.Name}"); // 王老师

上述示例代码中，我们使用了 MemberwiseClone() 方法来浅拷贝 Student 对象，并修改了 student2 的属性值和 Teacher 对象的属性值。从输出结果可以看出，student2 和 student1 的 Name 属性相同，这是因为 Name 是一个值类型，而 Teacher 的 Name 属性值不同，这是因为 Teacher 本身是一个引用类型，此时修改了其值，student1 和 student2 指向的是同一个 Teacher 对象，因此输出结果都为 "王老师"。

深拷贝的实现

深拷贝需要遍历所有的引用类型，并将其也进行拷贝。一般采用序列化与反序列化，或者对每个引用类型的类手动实现 Clone() 方法。

using System.IO;
using System.Runtime.Serialization.Formatters.Binary;

public class Student : ICloneable
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public Teacher Teacher { get; set; }

    public object Clone()
    {
        var student = (Student)this.MemberwiseClone();
        student.Teacher = (Teacher)this.Teacher.Clone();
        return student;
    }
}

public class Teacher : ICloneable
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }

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

如上代码示例中，我们在 Student 类中的 Clone() 方法中对 Teacher 引用类型进行了拷贝，并且手动实现了 Teacher 类的 Clone() 方法来完成深拷贝。

还可以使用序列化实现深拷贝，示例代码如下：

public static T DeepCopy<T>(T obj)
{
    using (var ms = new MemoryStream())
    {
        var formatter = new BinaryFormatter();
        formatter.Serialize(ms, obj);
        ms.Position = 0;

        return (T)formatter.Deserialize(ms);
    }
}

示例说明：

Student student1 = new Student { Id = 1, Name = "小明", Teacher = new Teacher { Id = 1, Name = "张老师" }};
Student student3 = DeepCopy<Student>(student1);

student3.Id = 3;
student3.Teacher.Name = "王老师";

Console.WriteLine($"student1.Id = {student1.Id}"); // 1
Console.WriteLine($"student3.Id = {student3.Id}"); // 3
Console.WriteLine($"student1.Teacher.Name = {student1.Teacher.Name}"); // 张老师
Console.WriteLine($"student3.Teacher.Name = {student3.Teacher.Name}"); // 王老师

上述示例代码中，在 DeepCopy() 方法中使用了 BinaryFormatter 序列化和反序列化实现了深拷贝。输出结果与前一个示例相同，代码的实现更加简洁。