C# 类型基础

对象复制

有的时候，创建一个对象可能会非常耗时，比如对象需要从远程数据库中获取数据来填充，又或者创建对象需要读取硬盘文件。此时，如果已经有了一个对象，再创建新对象时，可能会采用复制现有对象的方法，而不是重新建一个新的对象。本节就讨论如何进行对象的复制。

1.浅度复制

浅度复制 和 深度复制 是以如何复制对象的成员(member)来划分的。一个对象的成员有可能是值类型，有可能是引用类型。当我们对对象进行一个浅度复制的时候，对于值类型成员，会复制其本身(值类型变量本身包含了所有数据，复制时进行按位拷贝)；对于引用类型成员(注意它会引用另一个对象)，仅仅复制引用，而不创建其引用的对象。结果就是：新对象的引用成员和 复制对象的引用成员 指向了同一个对象。

继续我们上面的例子，如果我们想要进行复制的对象(RefLine)是这样定义的，(为了避免look up，我在这里把代码再贴过来)：

// 将要进行 浅度复制 的对象，注意为 引用类型
public class RefLine {
    public RefPoint rPoint;
    public ValPoint vPoint;
    public Line(RefPoint rPoint,ValPoint vPoint){
       this.rPoint = rPoint;
       this.vPoint = vPoint;
    }
}
// 定义一个引用类型成员
public class RefPoint {
    public int x;
    public RefPoint(int x) {
       this.x = x;
    }
}
// 定义一个值类型成员
public struct ValPoint {
    public int x;
    public ValPoint(int x) {
       this.x = x;
    }
}

我们先创建一个想要复制的对象：

RefPoint rPoint = new RefPoint(1);
ValPoint vPoint = new ValPoint(1);
RefLine line = new RefLine(rPoint, vPoint);

它所产生的实际效果是(堆栈上仅考虑line部分)：

那么当我们对它复制时，就会像这样(newLine是指向新拷贝的对象的指针，在代码中体现为一个引用类型的变量)：

按照这个定义，再回忆上面我们讲到的内容，可以推出这样一个结论：当复制一个结构类型成员的时候，直接创建一个新的结构类型变量，然后对它赋值，就相当于进行了一个浅度复制，也可以认为结构类型隐式地实现了浅度复制。如果我们将上面的RefLine定义为一个结构(Struct)，结构类型叫ValLine，而不是一个类，那么对它进行浅度复制就可以这样：

ValLine newLine = line;

实际的效果图是这样：

现在你已经已经搞清楚了什么是浅度复制，知道了如何对结构浅度复制。那么如何对一个引用类型实现浅度复制呢？在.Net Framework中，有一个ICloneable接口，我们可以实现这个接口来进行浅度复制(也可以是深度复制，这里有争议，国外一些人认为ICloneable应该被标识为过时(Obsolete)的，并且提供IShallowCloneable和IDeepCloneble来替代)。这个接口只要求实现一个方法Clone()，它返回当前对象的副本。我们并不需要自己实现这个方法(当然完全可以)，在System.Object基类中，有一个保护的MemeberwiseClone()方法，它便用于进行浅度复制。所以，对于引用类型，如果想要实现浅度复制时，只需要调用这个方法就可以了：

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

现在我们来做一个测试：

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

       RefPoint rPoint = new RefPoint(1);
       ValPoint vPoint = new ValPoint(1);
       RefLine line = new RefLine(rPoint, vPoint);

       RefLine newLine = (RefLine)line.Clone();
       Console.WriteLine("Original: line.rPoint.x = {0}, line.vPoint.x = {1}", line.rPoint.x, line.vPoint.x);
       Console.WriteLine("Cloned: newLine.rPoint.x = {0}, newLine.vPoint.x = {1}", newLine.rPoint.x, newLine.vPoint.x);

       line.rPoint.x = 10;      // 修改原先的line的 引用类型成员 rPoint
       line.vPoint.x = 10;      // 修改原先的line的 值类型  成员 vPoint
       Console.WriteLine("Original: line.rPoint.x = {0}, line.vPoint.x = {1}", line.rPoint.x, line.vPoint.x);
       Console.WriteLine("Cloned: newLine.rPoint.x = {0}, newLine.vPoint.x = {1}", newLine.rPoint.x, newLine.vPoint.x);

    }
}

输出为：

Original: line.rPoint.x = 1, line.vPoint.x = 1
Cloned: newLine.rPoint.x = 1, newLine.vPoint.x = 1
Original: line.rPoint.x = 10, line.vPoint.x = 10
Cloned: newLine.rPoint.x = 10, newLine.vPoint.x = 1

可见，复制后的对象和原先对象成了连体婴，它们的引用成员字段依然引用堆上的同一个对象。

2.深度复制

其实到现在你可能已经想到什么时深度复制了，深度复制就是将引用成员指向的对象也进行复制。实际的过程是创建新的引用成员指向的对象，然后复制对象包含的数据。

深度复制可能会变得非常复杂，因为引用成员指向的对象可能包含另一个引用类型成员，最简单的例子就是一个线性链表。

如果一个对象的成员包含了对于线性链表结构的一个引用，浅度复制 只复制了对头结点的引用，深度复制 则会复制链表本身，并复制每个结点上的数据。

考虑我们之前的例子，如果我们期望进行一个深度复制，我们的Clone()方法应该如何实现呢？

public object Clone(){       // 深度复制
    RefPoint rPoint = new RefPoint();       // 对于引用类型，创建新对象
    rPoint.x = this.rPoint.x;           // 复制当前引用类型成员的值 到 新对象
    ValPoint vPoint = this.vPoint;          // 值类型，直接赋值
    RefLine newLine = new RefLine(rPoint, vPoint);
    return newLine;
}

可以看到，如果每个对象都要这样去进行深度复制的话就太麻烦了，我们可以利用串行化/反串行化来对对象进行深度复制：先把对象串行化(Serialize)到内存中，然后再进行反串行化，通过这种方式来进行对象的深度复制：

public object Clone() {
    BinaryFormatter bf = new BinaryFormatter();
    MemoryStream ms = new MemoryStream();
    bf.Serialize(ms, this);
    ms.Position = 0;

    return (bf.Deserialize(ms)); ;
}

我们来做一个测试：

class Program {
    static void Main(string[] args) {
       RefPoint rPoint = new RefPoint(1);
       ValPoint vPoint = new ValPoint(2);

       RefLine line = new RefLine(rPoint, vPoint);
       RefLine newLine = (RefLine)line.Clone();
                 
       Console.WriteLine("Original line.rPoint.x = {0}", line.rPoint.x);
       Console.WriteLine("Cloned newLine.rPoint.x = {0}", newLine.rPoint.x);

       line.rPoint.x = 10;   // 改变原对象 引用成员 的值
       Console.WriteLine("Original line.rPoint.x = {0}", line.rPoint.x);
       Console.WriteLine("Cloned newLine.rPoint.x = {0}", newLine.rPoint.x);
    }
}
输出为：
Original line.rPoint.x = 1
Cloned newLine.rPoint.x = 1
Original line.rPoint.x = 10
Cloned newLine.rPoint.x = 1

可见，两个对象的引用成员已经分离，改变原对象的引用对象的值，并不影响复制后的对象。

这里需要注意：如果想将对象进行序列化，那么对象本身，及其所有的自定义成员(类、结构)，都必须使用Serializable特性进行标记。所以，如果想让上面的代码运行，我们之前定义的类都需要进行这样的标记：

[Serializable()]
public class RefPoint { /*略*/}

NOTE：关于特性(Attribute)，可以参考 .Net 中的反射(反射特性) 一文。

总结

本文简单地对C#中的类型作了一个回顾。

我们首先讨论了C#中的两种类型--值类型和引用类型，随后简要回顾了装箱/拆箱 操作。接着，详细讨论了C#中的对象判等。最后，我们讨论了浅度复制和 深度复制，并比较了它们之间不同。

希望这篇文章能给你带来帮助！