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  • C#中深拷贝和浅拷贝

    一:概念

    内存:用来存储程序信息的介质。

    指针:指向一块内存区域,通过它可以访问该内存区域中储存的程序信息。(C#也是有指针的)

    值类型:struct(整形、浮点型、decimal的内部实现都是struct)、enum、可空类型

    引用类型:class、interface、delegate、数组、object、string。

    二:深拷贝和浅拷贝的认识:

    举个例子:

    Myclass a=new Myclass();

    Myclass b=a;

    首先,深、浅拷贝与上面的语句并没有任何关系,要区分深、浅拷贝,关键要看“=”是如何重载的。

    深拷贝:不管是值类型还是引用类型,都在内存中新建一块储存块,该储存块的内容(由b指向)与被拷贝的储存块(由a指向)的内容相同,并新建一个指针(b)指向该新建的储存块。所以对b的操作是不会影响a。

    浅拷贝:对于值类型,拷贝一份值的副本;对于引用类型,拷贝一份指针的副本(该副本仍然指向原指针指向的内存块,即a、b指向同一块内存)。对b的值类型进行操作,不会影响a;对b的引用类型进行操作,会影响a。

    对于浅拷贝,有一种奇怪的现象,即:若a中包含一个string类型的字段,对a进行浅拷贝,赋值给b,在b中改变这个string类型的字段,a中string类型字段不受影响。string类型明明是引用类型,按照上面的理解,修改b中的string字段,a中的string字段也该作出相应的改变,这是为什么呢?

    我们不妨看看string的定义,会发现string被readonly关键字修饰了,即改变string的值时,就会重新分配内存空间。有兴趣的话可以了解一下“C#字符串不可变性”。

    三:string

    String是引用类型。究其原因,是因为string对象是不可变的,包括长度和其中任何字符都是不可以改变的。

    关于不可变数据类型,请参考:https://www.cnblogs.com/mushroom/p/4373951.html

    string 对象称为不可变的(只读),因为一旦创建了该对象,就不能修改该对象的值。有的时候看来似乎修改了,实际是string经过了特殊处理,每次改变值时都会建立一个新的string对象,变量会指向这个新的对象,而原来的还是指向原来的对象,所以不会改变。这也是string效率低下的原因。如果经常改变string的值则应该使用StringBuilder而不使用string。

    在例子中str1=”ab”,这时在内存中就将“ab”存下来,如果再创建字符串对象,其值也等于“ab”,str2=”ab”,则并非再重新分配内存空间,而是将之前保存的“ab”的地址赋给str2的引用,这就能印证例子2中的结果。而当str1=”abc”其值发生改变时,这时检查内存,发现不存在此字符串,则重新分配内存空间,存储“abc”,并将其地址赋给str1,而str2依然指向“ab”的地址。可以印证例子中的结果。

    String是引用类型,只是编译器对其做了特殊处理。

    四:实例(原型模式)

    1)浅拷贝:

    声明一个将要被克隆的类 clsShallow 和它将要包含的引用类型成员clsRefSalary类clsShallow包含 CompanyName(静态字符串)、Age(值类型)、EmployeeName(字符串)、EmpSalary(引用类型)四个成员。

    复制代码
    public class clsShallow
        {
            public static string CompanyName = "My Company";
            public int Age;
            public string EmployeeName;
            public clsRefSalary EmpSalary;
    
            public clsShallow CreateShallowCopy(clsShallow inputcls)
            {
                return (clsShallow)inputcls.MemberwiseClone();
            }
        }
        public class clsRefSalary
        {
            public clsRefSalary(int _salary)
            {
                Salary = _salary;
            }
            public int Salary;
        }
    复制代码

    再看如何调用:

    复制代码
     static void Main()
        {
            // Creates an instance of clsShallow and assign values to its fields.
            clsShallow objshallow = new clsShallow();
            objshallow.Age = 25;
            objshallow.EmployeeName = "Ahmed Eid";
            // add the ref value to the objshallow 
            clsRefSalary clsref = new clsRefSalary(1000);
            objshallow.EmpSalary = clsref;
    
            // Performs a shallow copy of m1 and assign it to m2.
            clsShallow m2 = objshallow.CreateShallowCopy(objshallow);
            m2.Age = 20;
            m2.EmployeeName = "jay";
    
            // then modify the clsref salary value to be 2000
            clsref.Salary = 2000;
            // so the m1 object salary value become 2000
    
            Console.WriteLine(m2 == objshallow);
            Console.WriteLine(objshallow.EmpSalary.Salary);
            Console.WriteLine(m2.EmpSalary.Salary);
            Console.WriteLine(objshallow.Age);
            Console.WriteLine(m2.Age);
            Console.WriteLine(objshallow.EmployeeName);
            Console.WriteLine(m2.EmployeeName);
        }
    复制代码

    最后看运行结果:

    根据结果我们进行分析:

    浅拷贝:

    1、浅拷贝创建了类的一个新实例。(由对象的同一性得知:如果两个引用如m2 、 objshallow指向同一个对象的实例,则(m2 == objshallow)为true,而结果显示为  false,所以m2 和objshallow分别指向不同的实例,而objshallow引用所指向的实例是新创建的。

    2、对于对象(clsShallow)中的引用类型成员(clsRefSalary),引用被复制,但引用的实例没有被复制,即新创建实例中的引用成员(m2.EmpSalary)等于原实例的引用成员(objshallow.EmpSalary)。 因为改变 clsref.Salary 等于2000后,objshallow.EmpSalary 和m2.EmpSalary的Salary都改变了。其实可通过Console.WriteLine(objshallow.EmpSalary == m2.EmpSalary) 输出为true来解释。

    3、值类型字段逐位复制到新实例。即改变m2.Age不影响objshallow.Age值。有人要问,string 为引用类型,为什么改变m2.EmployeeName = "jay"而objshallow.EmployeeName = "Ahmed Eid"没变呢?这是因为:字符串具有恒等性,一个字符串一旦被创建,我们就不能再将其变长、变短、或者改变其中的任何字符。

    2) 深拷贝:

    修改代码如下:

    复制代码
    static void Main()
        {
            clsDeep objdeep = new clsDeep();
            objdeep.Age = 25;
            objdeep.EmployeeName = "Ahmed Eid";
    
            // add the ref value
            clsRefSalary clsref = new clsRefSalary(1000);
            objdeep.EmpSalary = clsref;
    
            // Performs a shallow copy of m1 and assign it to m2.
            clsDeep m2 = objdeep.CreateDeepCopy(objdeep);
    
            // then modify the clsref salary value to be 2000 
            clsref.Salary = 2000;
    
            // so the m1 object salary value become 2000
            int EmpSalary = objdeep.EmpSalary.Salary;
            m2.Age = 20;
            m2.EmployeeName = "jay";
    
            // then modify the clsref salary value to be 2000
            clsref.Salary = 2000;
            // so the m1 object salary value become 2000
            Console.WriteLine(m2 == objdeep);
            Console.WriteLine(objdeep.EmpSalary.Salary);
            Console.WriteLine(m2.EmpSalary.Salary);
            Console.WriteLine(objdeep.EmpSalary == m2.EmpSalary);
            Console.WriteLine(objdeep.Age);
            Console.WriteLine(m2.Age);
            Console.WriteLine(objdeep.EmployeeName);
            Console.WriteLine(m2.EmployeeName);
        }
    
    
        [Serializable]
        // serialize the classes in case of deep copy
        public class clsDeep
        {
            public static string CompanyName = "My Company";
            public int Age;
            public string EmployeeName;
            public clsRefSalary EmpSalary;
            public clsDeep CreateDeepCopy(clsDeep inputcls)
            {
                MemoryStream m = new MemoryStream();
                BinaryFormatter b = new BinaryFormatter();
                b.Serialize(m, inputcls);
                m.Position = 0;
                return (clsDeep)b.Deserialize(m);
            }
        }
    
        [Serializable]
        public class clsRefSalary
        {
            public clsRefSalary(int _salary)
            {
                Salary = _salary;
            }
            public int Salary;
        }
    复制代码

    记得加命名空间

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

     查看结果:

     深拷贝:

    1、深拷贝创建了类的一个新实例

    2、对于实例中的引用类型成员,创建引用类型成员对象的新副本。 ( objshallow.EmpSalary != m2.EmpSalary)

    3、值类型字段逐位复制到新实例

    实,浅拷贝和深拷贝的本质区别是实例中的引用类型成员如何拷贝, 浅拷贝复制引用,深拷贝创建新实例。

    注:无论浅、深拷贝,静态成员都不会复制,因为静态成员属于类成员。

    3)深复制方法

    复制代码
    /// <summary> 
            /// Perform a deep Copy of the object. 
            /// </summary> 
            /// <typeparam name="T">The type of object being copied.</typeparam> 
            /// <param name="source">The object instance to copy.</param> 
            /// <returns>The copied object.</returns> 
            public static T Clone<T>(this T source) 
            {
                if (!typeof(T).IsSerializable)
                {
                    throw new ArgumentException("The type must be serializable.", "source");
                }
    
                // Don't serialize a null object, simply return the default for that object 
                if (Object.ReferenceEquals(source, null))
                {
                    return default(T);
                }
    
                IFormatter formatter = new BinaryFormatter();
                Stream stream = new MemoryStream();
                using (stream)
                {
                    formatter.Serialize(stream, source);
                    stream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
                    return (T)formatter.Deserialize(stream);
                }
            }
    复制代码
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