【C#】深拷贝和浅拷贝、区别

深拷贝和浅拷贝的概念

在 C# 中，深拷贝和浅拷贝是两种不同的对象复制方式，用来复制对象中的数据到新的对象。它们的主要区别在于是否会复制对象引用的子对象。

浅拷贝（Shallow Copy）：
- 浅拷贝只复制对象的引用，而不是对象的实际数据内容。
- 浅拷贝会将对象的所有字段（包括引用类型字段）的引用复制到新对象中。因此，浅拷贝后，原对象和新对象共享相同的引用类型字段。
- 修改原对象的引用类型字段时，新对象的相应字段也会受到影响。
深拷贝（Deep Copy）：
- 深拷贝会递归地复制对象及其所有引用的对象，从而完全创建一份独立的数据副本。
- 深拷贝后，新对象和原对象完全独立，修改一个对象不会影响另一个对象。

举例说明

假设我们有一个 ParamSystem 类，其中包含值类型字段和引用类型字段。

public class SubParam
{public int Value { get; set; }
}public class ParamSystem
{public int SystemID1 { get; set; }  // 值类型字段public SubParam SubParam { get; set; }  // 引用类型字段// 构造函数public ParamSystem(int systemID1, int subValue){SystemID1 = systemID1;SubParam = new SubParam { Value = subValue };}// 浅拷贝方法public ParamSystem ShallowCopy(){return (ParamSystem)this.MemberwiseClone();}// 深拷贝方法public ParamSystem DeepCopy(){ParamSystem newCopy = (ParamSystem)this.MemberwiseClone();newCopy.SubParam = new SubParam { Value = this.SubParam.Value };return newCopy;}
}

浅拷贝的实现

在 C# 中，浅拷贝通常使用 MemberwiseClone 方法。MemberwiseClone 会创建一个与当前对象具有相同字段值的新对象，但对于引用类型字段，它只复制引用（不复制实际数据）。

浅拷贝示例

ParamSystem original = new ParamSystem(1, 100);
ParamSystem shallowCopy = original.ShallowCopy();// 修改原对象中的引用类型字段
original.SubParam.Value = 200;Console.WriteLine("Original SubParam.Value: " + original.SubParam.Value);  // 输出：200
Console.WriteLine("Shallow Copy SubParam.Value: " + shallowCopy.SubParam.Value);  // 输出：200

在这里，shallowCopy 是 original 的浅拷贝。
修改 original.SubParam.Value 之后，shallowCopy.SubParam.Value 也发生了变化，因为浅拷贝复制的是 SubParam 的引用，两者指向同一个 SubParam 对象。

深拷贝的实现

深拷贝需要手动复制所有引用类型字段及其内部数据。可以通过递归复制每个引用类型字段来实现，确保每个引用类型字段都是独立的副本。

深拷贝示例

ParamSystem original = new ParamSystem(1, 100);
ParamSystem deepCopy = original.DeepCopy();// 修改原对象中的引用类型字段
original.SubParam.Value = 200;Console.WriteLine("Original SubParam.Value: " + original.SubParam.Value);  // 输出：200
Console.WriteLine("Deep Copy SubParam.Value: " + deepCopy.SubParam.Value);  // 输出：100

在这里，deepCopy 是 original 的深拷贝。
修改 original.SubParam.Value 不会影响 deepCopy.SubParam.Value，因为 deepCopy.SubParam 是一个完全独立的副本。

深拷贝和浅拷贝的代码区别

浅拷贝只需要调用 MemberwiseClone()，不需要手动复制引用类型字段。
深拷贝需要手动复制引用类型字段的内容，而不是仅复制引用。如果引用类型字段本身包含引用，还需要递归地深拷贝。

更通用的深拷贝方法：序列化

如果类及其所有字段都支持序列化（即带有 [Serializable] 属性），可以使用二进制序列化或JSON序列化来实现深拷贝：

使用 JSON 序列化进行深拷贝（需要 `System.Text.Json` 库）

using System.Text.Json;public ParamSystem DeepCopyWithJson()
{string jsonString = JsonSerializer.Serialize(this);return JsonSerializer.Deserialize<ParamSystem>(jsonString);
}