.NET的堆和棧03,引用類型對象拷貝以及內存分配

2019-11-14 16:34:23

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

在" .NET的堆和棧01,基本概念、值類型內存分配"中，了解了"堆"和"棧"的基本概念，以及值類型的內存分配。我們知道：當執行一個方法的時候，值類型實例會在"棧"上分配內存，而引用類型實例會在"堆"上分配內存，當方法執行完畢，"棧"上的實例由操作系統自動釋放，"堆"上的實例由.NET Framework的GC進行回收。

在" .NET的堆和棧02,值類型和引用類型參數傳遞以及內存分配"中，我們了解了值類型參數和引用類型參數在傳遞時的內存分配情況。

而本篇的重點要放在：引用類型對象拷貝以及內存分配。

主要包括：
■ 引用類型對象拷貝成員都是值類型
■ 引用類型對象拷貝包含引用類型成員

引用類型對象拷貝成員都是值類型

public struct Shoe{               public string Color;           }            public class Dude           {                public string Name;                public Shoe RightShoe;                public Shoe LeftShoe;                 public Dude CopyDude()                {                     Dude newPerson = new Dude();                     newPerson.Name = Name;                     newPerson.LeftShoe = LeftShoe;                     newPerson.RightShoe = RightShoe;                      return newPerson;                }                 public override string ToString()                {                     return (Name + " : Dude!, I have a " + RightShoe.Color  +                         " shoe on my right foot, and a " +                          LeftShoe.Color + " on my left foot.");                }            }           public static void Main()           {                  Dude Bill = new Dude();                  Bill.Name = "Bill";                  Bill.LeftShoe = new Shoe();                  Bill.RightShoe = new Shoe();                  Bill.LeftShoe.Color = Bill.RightShoe.Color = "Blue";                   Dude Ted =  Bill.CopyDude();                  Ted.Name = "Ted";                  Ted.LeftShoe.Color = Ted.RightShoe.Color = "Red";                   Console.WriteLine(Bill.ToString());                  Console.WriteLine(Ted.ToString());                       }

輸出結果：
Bill : Dude!, I have a Red shoe on my right foot, and a Red on my left foot
Ted : Dude!, I have a Red shoe on my right foot, and a Red on my left foot

以上，當引用類型的屬性、成員都是值類型的時候，拷貝是完全拷貝。

引用類型對象拷貝包含引用類型成員

把Shoe由struct值類型改成引用類型class。

public class Shoe{               public string Color;           }

再次運行，輸出結果：
Bill : Dude!, I have a Red shoe on my right foot, and a Red on my left foot
Ted : Dude!, I have a Red shoe on my right foot, and a Red on my left foot

當Dude類包含引用類型屬性Shoe的時候，在托管堆上的情況是這樣的：

拷貝后，2個Dude的Shoe類型的屬性指向了同一個托管堆內的Shoe實例，改變Shoe的值會同時影響到2個Dude。

很顯然，這不是我們期望的完全拷貝，如何做到完全拷貝呢？
--實現ICloneable接口

ICloneable接口的Clone()方法，允許我們在拷貝的時候，進行一些自定義設置。

讓引用類Shoe實現ICloneable接口。

public class Shoe : ICloneable             {                  public string Color;                   public object Clone()                  {                      Shoe newShoe = new Shoe();                      newShoe.Color = Color.Clone() as string;                      return newShoe;                  }             }

以上，Shoe的string類型屬性Color之所以可以使用Color.Clone()方法，是因為string也實現了ICloneable接口；又由于Clone()返回類型是object，所以，在使用Color.Clone()方法之后，需要把object轉換成string類型。

現在，在Dude類的CopyDude()方法中，當拷貝Shoe類型屬性的時候，就可以使用Shoe獨有的拷貝方法Clone()。

public Dude CopyDude()                {                    Dude newPerson = new Dude();                     newPerson.Name = Name;                     newPerson.LeftShoe = LeftShoe.Clone() as Shoe;                     newPerson.RightShoe = RightShoe.Clone() as Shoe;                      return newPerson;                }

客戶端程序。

public static void Main()           {                  Dude Bill = new Dude();                  Bill.Name = "Bill";                  Bill.LeftShoe = new Shoe();                  Bill.RightShoe = new Shoe();                  Bill.LeftShoe.Color = Bill.RightShoe.Color = "Blue";                   Dude Ted =  Bill.CopyDude();                  Ted.Name = "Ted";                  Ted.LeftShoe.Color = Ted.RightShoe.Color = "Red";                   Console.WriteLine(Bill.ToString());                  Console.WriteLine(Ted.ToString());                        }

輸出結果：
Bill : Dude!, I have a Blue shoe on my right foot, and a Blue on my left foot
Ted : Dude!, I have a Red shoe on my right foot, and a Red on my left foot

這正是我們期望的完全拷貝！

完全拷貝，托管堆上的情況是這樣的：

當然也可以讓同時包含值類型和引用類型成員，同時需要拷貝的類實現ICloneable接口。

public class Dude: ICloneable           {                public string Name;                public Shoe RightShoe;                public Shoe LeftShoe;                 public override string ToString()                {                     return (Name + " : Dude!, I have a " + RightShoe.Color  +                         " shoe on my right foot, and a " +                          LeftShoe.Color + " on my left foot.");                    }                  #region ICloneable Members                   public object Clone()                  {                       Dude newPerson = new Dude();                       newPerson.Name = Name.Clone() as string;                       newPerson.LeftShoe = LeftShoe.Clone() as Shoe;                       newPerson.RightShoe = RightShoe.Clone() as Shoe;                        return newPerson;                  }                   #endregion             }

客戶端調用。

public static void Main()           {               Class1 pgm = new Class1();                   Dude Bill = new Dude();                  Bill.Name = "Bill";                  Bill.LeftShoe = new Shoe();                  Bill.RightShoe = new Shoe();                  Bill.LeftShoe.Color = Bill.RightShoe.Color = "Blue";                   Dude Ted =  Bill.Clone() as Dude;                  Ted.Name = "Ted";                  Ted.LeftShoe.Color = Ted.RightShoe.Color = "Red";                   Console.WriteLine(Bill.ToString());                  Console.WriteLine(Ted.ToString());                        }

輸出結果：
Bill : Dude!, I have a Blue shoe on my right foot, and a Blue on my left foot.
Ted : Dude!, I have a Red shoe on my right foot, and a Red on my left foot.

也是我們期望的完全拷貝！

參考資料：
C# Heap(ing) Vs Stack(ing) in .NET: Part III

".NET的堆和棧"系列包括：