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ICloneable听起来是个好主意:可以为 那些支持复制的类型实现ICloneable接口。如果不想支持复制,那就不要实现它。但是我们的类型并非活在真空中。让一个类型支持 ICloneable接口会影响它的派生类。一旦类型支持ICloneable接口,那么它所有的派生类也都必须支持它。而且,其所有成员类型也都要支持 ICloneable接口,或者有其他创建复制的机制。最后,当我们设计的类型包含交织成网状的对象时,支持深复制将变得很困难。ICloneable接 口在其官方的定义里很巧妙地绕过了这个问题,其定义如下:ICloneable接口或者支持深复制(deep copy),或者支持浅复制(shallow copy)。浅复制指的是新对象包含所有成员变量的副本,如果成员变量为引用类型,那么新对象将和原对象引用同样的对象。深复制指的也是新对象包含所有成 员变量的副本,但是所有引用类型的成员变量将被递归地克隆。对于C#的内建类型,例如整数,深复制和浅复制产生的是同样的结果。那么我们的类型应该支持哪 一个?这要根据具体类型而定。但是在同一个对象中混合浅复制和深复制会导致许多不一致的问题。当涉足ICloneable接口时,这样的问题很难逃脱。大 多数情况下,避免ICloneable接口反倒会获得一个比较简单的类——对类的客户来讲比较容易使用,对创建者来讲也比较容易实现。 任何只包含内建类型成员的值类型都不需要支持ICloneable接口;一个简单的赋值 语句对struct的值所做的复制要比Clone()来得高效得多。Clone()必须对返回值进行装箱,才能转换为一个System.Object引 用。调用者则必须进行强制转型才能获取真正的值。值类型默认的复制支持对我们来说已经足够了。我们没有必要再编写Clone()函数来重复这项工作。 如果值类型中包含引用类型呢?最明显的例子是包含字符串: public struct ErrorMessage { private int errCode; private int details; private string msg; // 忽略细节。 } 字符串是一个特殊的例子,因为string是一个具有常量性的类。如果我们对 ErrorMessage对象进行赋值,两个ErrorMessage对象都将引用同一个字符串。但这并不会导致任何问题,而这放到一个普通的引用类型就 会出现问题。通过任何一个对象更改msg变量,都会创建一个新的string对象(参见条款7)。 更一般的情况——创建一个包含任意引用类型变量的struct——就比较复杂了。不过这 种情况相当少见。C#语言为struct提供的内建赋值操作创建的是一个浅复制——即两个struct引用的是同一个引用类型对象。要创建一个深复制,我 们需要克隆其内包含的引用类型,而且需要确知其Clone()方法支持深复制。无论哪种情况,我们都没有必要为值类型添加ICloneable接口支持 ——赋值操作符可以创建任何值类型的新副本。 综上所述,对值类型来讲,提供ICloneable接口的理由不够充分。下面我们来看引 用类型。引用类型要通过支持ICloneable接口来表明自身支持浅复制或者深复制。但是在为一个类添加ICloneable接口支持时,我们要审慎行 事,因为那样做会强制要求该类的所有派生类也都必须支持ICloneable接口。考虑下面两个类: class BaseType : ICloneable { private string _label = "class name"; private int [] _values = new int [ 10 ]; public object Clone() { BaseType rVal = new BaseType( );
for( int i = 0; i < _values.Length; i++ ) rVal._values[ i ] = _values[ i ]; return rVal; } } class Derived : BaseType { private double [] _dValues = new double[ 10 ]; static void Main( string[] args ) { Derived d = new Derived(); Derived d2 = d.Clone() as Derived; if ( d2 == null ) Console.WriteLine( "null" ); } } 如果运行上面的程序,我们将发现d2的值为null。Derived类从 BaseType类中继承了ICloneable.Clone()方法,但是继承来的实现对Derived类型来讲却是不正确的,因为它仅仅克隆了基类。 BaseType.Clone()创建了一个BaseType对象,而非一个Derived对象。这就是测试程序中d2返回null的原因——它不是一个 Derived对象。但是,即使我们能够克服这个问题,BaseType.Clone()也不能对Derived中定义的_dValues数组进行正确的 复制。当我们的类型实现了ICloneable接口,就会强制要求其所有派生类也实现ICloneable接口。实际上,这时候我们应该提供一个挂钩函数 (hook function)来允许所有派生类使用我们的实现(参见条款21)。为了支持克隆,派生类只可以添加那些支持ICloneable接口的值类型或引用类 型成员变量。这对所有的派生类来说是一个非常严格的限制。因此我们说,为基类添加ICloneable接口支持通常会为其派生类带来一些负担,所以我们应 该避免在非密封(nonsealed)类中实现ICloneable接口。 如果整个类层次必须实现ICloneable接口,我们可以创建一个抽象的Clone()方法,并强制要求所有的派生类实现它。 这时候,我们需要定义一种方式,使派生类可以创建基类成员的副本。这可以通过定义一个protected的复制构造器来实现: class BaseType { private string _label; private int [] _values; protected BaseType( ) { _label = "class name"; _values = new int [ 10 ]; } // 供派生类用来做clone。 protected BaseType( BaseType right ) { _label = right._label; _values = right._values.Clone( ) as int[ ] ; } } sealed class Derived : BaseType, ICloneable { private double [] _dValues = new double[ 10 ]; public Derived ( ) { _dValues = new double [ 10 ]; } // 使用基类的“复制构造器”构造一个副本。 private Derived ( Derived right ) : base ( right ) { _dValues = right._dValues.Clone( ) as double[ ]; } static void Main( string[] args ) { Derived d = new Derived(); Derived d2 = d.Clone() as Derived; if ( d2 == null ) Console.WriteLine( "null" ); } public object Clone() { Derived rVal = new Derived( this ); return rVal; } } 在上面的代码中,我们的基类BaseType没有实现ICloneable接口,但它提 供了一个受保护的复制构造器,以使派生类可以复制其内的成员。如果有必要,“叶子类”——即那些密封类——可以实现ICloneable接口。我们的基类 没有强制要求所有的派生类实现ICloneable接口,但它为所有希望实现ICloneable接口的派生类提供了必要的方法支持。 ICloneable接口有其价值所在,但那都 是特例,而非普遍的规则。对于值类型来讲,我们永远都不需要支持ICloneable接口,使用默认的赋值操作就可以了。我们应该为那些确实需要复制操作 的“叶子类”提供ICloneable接口支持。对于那些子类可能需要支持ICloneable接口的基类,我们应该为其创建一个受保护的复制构造器。除 此之外,我们应该避免支持ICloneable接口 |
2023-10-27
2022-08-15
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