C# 类型基础——你可能忽略的技术细节

C# 类型基础——你可能忽略的技术细节
引言
　　本文之初的目的是讲述设计模式中的 Prototype(原型)模式，但是如果想较清楚地弄明白这个模式，需要了解对象克隆(Object Clone)，Clone 其实也就是对象复制。复制又分为了浅度复制(Shallow Copy)和深度复制(Deep Copy)，浅度复制和深度复制又是以如何复制引用类型成员来划分的。由此又引出了引用类型和值类型，以及相关的对象判等、装箱、拆箱等基础知识。

　　于是我干脆新起一篇，从最基础的类型开始自底向上写起了。我仅仅想将对于这个主题的理解表述出来，一是总结和复习，二是交流经验，或许有地方我理解的有偏差，希望指正。如果前面基础的内容对你来说过于简单，可以跳跃阅读。

值类型和引用类型
　　我们先简单回顾一下 C#中的类型系统。C# 中的类型一共分为两类，一类是值类型(Value Type)，一类是引用类型(Reference Type)。值类型和引用类型是以它们在计算机内存中是如何被分配的来划分的。值类型包括结构和枚举，引用类型包括类、接口、委托等。还有一种特殊的值类型，称为简单类型(Simple Type)，比如 byte，int 等，这些简单类型实际上是 FCL类库类型的别名，比如声明一个 int 类型，实际上是声明一个 System.Int32 结构类型。因此，在 Int32 类型中定义的操作，都可以应用在 int 类型上，比如 “123.Equals(2)”。
　　所有的值类型都隐式地继承自 System.ValueType 类型(注意 System.ValueType 本身是一个类类型)，System.ValueType 和所有的引用类型都继承自 System.Object 基类。你不能显示地让结构继承一个类，因为 C#不支持多重继承，而结构已经隐式继承自 ValueType。
```
　　NOTE：堆栈(stack)是一种后进先出的数据结构，在内存中，变量会被分配在堆栈上来进行操作。堆(heap)是用于为类型实例(对象)分配空间的内存区域，在堆上创建一个对象，会将对象的地址传给堆栈上的变量(反过来叫变量指向此对象，或者变量引用此对象)。 
```
1.值类型
　　当声明一个值类型的变量(Variable)的时候，变量本身包含了值类型的全部字段，该变量会被分配在线程堆栈(Thread Stack)上。
　　假如我们有这样一个值类型，它代表了直线上的一点：
```
public struct ValPoint 
{ 
　　public int x; 
　　public ValPoint(int x) 
　　{ 
　　　　this.x = x; 
　　} 
} 
```
　　当我们在程序中写下这样的一条变量的声明语句时：
```
ValPoint vPoint1; 
```
　　实际产生的效果是声明了 vPoint1 变量，变量本身包含了值类型的所有字段(即你想要的所有数据)。
　　
```
　　NOTE：如果观察 MSIL 代码，会发现此时变量还没有被压到栈上，因为.maxstack(最高栈数) 为 0。并且没有看到入栈的指令，这说明只有对变量进行操作，才会进行入栈。 
```
　　因为变量已经包含了值类型的所有字段，所以，此时你已经可以对它进行操作了(对变量进行操作，实际上是一系列的入栈、出栈操作)。
```
vPoint1.x = 10; 
Console.WriteLine(vPoint.x); // 输出 10 
```
```
　NOTE：如果 vPoint1是一个引用类型(比如 class)，在运行时会抛出 NullReferenceException异常。因为 vPoint 是一个值类型，不存在引用，所以永远也不会抛出 NullReferenceException。 
```
　　如果你不对 vPoint.x 进行赋值，直接写 Console.WriteLine(vPoint.x)，则会出现编译错误：使用了未赋值的局部变量。产生这个错误是因为.Net 的一个约束：所有的元素使用前都必须初始化。比如这样的语句也会引发这个错误：
```
int i; 
Console.WriteLine(i); 
```
　　解决这个问题我们可以通过这样一种方式：编译器隐式地会为结构类型创建了无参数构造函数。在这个构造函数中会对结构成员进行初始化，所有的值类型成员被赋予 0 或相当于 0 的值(针对 Char 类型)，所有的引用类型被赋予 null 值。(因此，Struct 类型不可以自行声明无参数的构造函数)。所以，我们可以通过隐式声明的构造函数去创建一个 ValPoint 类型变量：
```
ValPoint vPoint1 = new ValPoint(); 
Console.WriteLine(vPoint.x); // 输出为0
```
　　我们将上面代码第一句的表达式由“=”分隔拆成两部分来看：

　　A 左边 ValPoint vPoint1，在堆栈上创建一个 ValPoint 类型的变量 vPoint，结构的所有成员均未赋值。在进行 new ValPoint()之前，将 vPoint 压到栈上。
　　B 右边 new ValPoint()，new 操作符不会分配内存，它仅仅调用 ValPoint 结构的默认构造函数，根据构造函数去初始化 vPoint 结构的所有字段。
　　注意上面这句，new 操作符不会分配内存，仅仅调用 ValPoint 结构的默认构造函数去初始化 vPoint 的所有字段。那如果我这样做，又如何解释呢？
```
Console.WriteLine((new ValPoint()).x); // 正常，输出为0 
```
　　在这种情况下，会创建一个临时变量，然后使用结构的默认构造函数对此临时变量进行初始化。我知道我这样很没有说服力，所以我们来看下 MS IL 代码，为了节省篇幅，我只节选了部分：
```
.locals init ([0] valuetype Prototype.ValPoint CS$0$0000) // 声明临时变量 
IL_0000: nop 
IL_0001: ldloca.s CS$0$0000 // 将临时变量压栈 
IL_0003: initobj Prototype.ValPoint // 初始化此变量 
```
　　而对于 ValPoint vPoint = new ValPoint(); 这种情况，其 MSIL 代码是：
```
.locals init ([0] valuetype Prototype.ValPoint vPoint) // 声明vPoint 
IL_0000: nop 
IL_0001: ldloca.s vPoint // 将vPoint 压栈 
IL_0003: initobj Prototype.ValPoint // 使用initobj初始化此变量 
```
　　那么当我们使用自定义的构造函数时，ValPoint vPoint = new ValPoint(10)，又会怎么样呢？通过下面的代码我们可以看出，实际上会使用 call 指令(instruction)调用我们自定义的构造函数，并传递 10 到参数列表中。
```
.locals init ([0] valuetype Prototype.ValPoint vPoint) 
IL_0000: nop 
IL_0001: ldloca.s vPoint // 将 vPoint 压栈 
IL_0003: ldc.i4.s 10 // 将 10 压栈 
// 调用构造函数，传递参数 
IL_0005: call instance void Prototype.ValPoint::.ctor(int32) 
```
　　对于上面的 MSIL 代码不清楚不要紧，有的时候知道结果就已经够用了。关于 MSIL 代码，有空了我会为大家翻译一些好的文章。

2.引用类型
　　当声明一个引用类型变量的时候，该引用类型的变量会被分配到堆上，这个变量将用于保存位于堆上的该引用类型的实例的内存地址，变量本身不包含对象的数据。此时，如果仅仅声明这样一个变量，由于在堆上还没有创建类型的实例，因此，变量值为 null，意思是不指向任何类型实例(堆上的对象)。对于变量的类型声明，用于限制此变量可以保存的类型实例的地址。
　　如果我们有一个这样的类，它依然代表直线上的一点：
```
public class RefPoint 
{ 
　　public int x; 
　　public RefPoint(int x) 
　　{ 
　　　　this.x = x; 
　　} 
　　public RefPoint() {} 
} 
```
　　当我们仅仅写下一条声明语句：
```
RefPoint rPoint1; 
```
　　它的效果就向下图一样，仅仅在堆栈上创建一个不包含任何数据，也不指向任何对象(不包含创建再堆上的对象的地址)的变量。
　　
　　而当我们使用 new 操作符时：
```
rPoint1= new RefPoint(1); 
```
　　会发生这样的事：
　　　　1. 在应用程序堆 (Heap)上创建一个引用类型 (Type)的实例 (Instance)或者叫对象(Object)，并为它分配内存地址。
　　　　2. 自动传递该实例的引用给构造函数。(正因为如此，你才可以在构造函数中使用 this来访问这个实例。)
　　　　3. 调用该类型的构造函数。
　　　　4. 返回该实例的引用(内存地址)，赋值给 rPoint 变量。

　　

3.关于简单类型
　　很多文章和书籍中在讲述这类问题的时候，总是喜欢用一个 int 类型作为值类型和一个Object 类型作为引用类型来作说明。本文中将采用自定义的一个结构和类分别作值类型和引用类型的说明。这是因为简单类型(比如 int)有一些 CLR 实现了的行为，这些行为会让我们对一些操作产生误解。
举个例子，如果我们想比较两个 int 类型是否相等，我们会通常这样：
```
int i = 3; 
int j = 3; 
if(i==j) Console.WriteLine("i equals to j"); 
```
　　但是，对于自定义的值类型，比如结构，就不能用 “==”来判断它们是否相等，而需要在变量上使用 Equals()方法来完成。
　　再举个例子，大家知道 string 是一个引用类型，而我们比较它们是否相等，通常会这样做：
```
string a = "123456"; string b = "123456"; 
if(a == b) Console.WriteLine("a Equals to b"); 
```
　　实际上，在后面我们就会看到，当使用“==”对引用类型变量进行比较的时候，比较的是它们是否指向的堆上同一个对象。而上面 a、b 指向的显然是不同的对象，只是对象包含的值相同，所以可见，对于 string 类型，CLR 对它们的比较实际上比较的是值，而不是引用。

　　为了避免上面这些引起的混淆，在对象判等部分将采用自定义的结构和类来分别说明。

装箱和拆箱
　　这部分内容可深可浅，本文只简要地作一个回顾。简单来说，装箱就是将一个值类型转换成等值的引用类型。它的过程分为这样几步：
　　　　1. 在堆上为新生成的对象(该对象包含数据，对象本身没有名称)分配内存。
　　　　2. 将堆栈上值类型变量的值拷贝到堆上的对象中。
　　　　3. 将堆上创建的对象的地址返回给引用类型变量(从程序员角度看，这个变量的名称就好像堆上对象的名称一样)。
　　当我们运行这样的代码时：
```
int i = 1; 
Object boxed = i; 
Console.WriteLine("Boxed Point: " + boxed); 
```
　　效果图是这样的：
　　
MSIL 代码是这样的：
```
.method private hidebysig static void Main(string[] args) cil managed 
{ 
.entrypoint 
// 代码大小 19 (0x13) 
.maxstack 1 // 最高栈数是1，装箱操作后i会出栈 
.locals init ([0] int32 i, // 声明变量 i(第1个变量，索引为0) 
[1] object boxed) // 声明变量 boxed (第2个变量，索引为1) 
IL_0000: nop 
IL_0001: ldc.i4.s 10 //#1 将10压栈 
IL_0003: stloc.0 //#2 10 出栈，将值赋给 i 
IL_0004: ldloc.0 //#3 将i压栈 
IL_0005: box [mscorlib]System.Int32 //#4 i出栈，对i装箱(复制值到堆，返回地址) 
IL_000a: stloc.1 //#5 将返回值赋给变量 boxed 
IL_000b: ldloc.1 // 将 boxed 压栈 
// 调用WriteLine()方法 
IL_000c: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(object) 
IL_0011: nop IL_0012: ret 
} // end of method Program::Main 
```
　　而拆箱则是将一个 已装箱的引用类型 转换为值类型：
```
int i = 1; 
Object boxed = i; 
int j; 
j = (int)boxed; // 显示声明 拆箱后的类型 
Console.WriteLine("UnBoxed Point: " + j); 
```
　　需要注意的是：UnBox 操作需要显示声明拆箱后转换的类型。它分为两步来完成：
　　　　1. 获取已装箱的对象的地址。
　　　　2. 将值从堆上的对象中拷贝到堆栈上的值变量中。

对象判等
　　因为我们要提到对象克隆(复制)，那么，我们应该有办法知道复制前后的两个对象是否相等。所以，在进行下面的章节前，我们有必要先了解如何进行对象判等。
```
　　NOTE：有机会较深入地研究这部分内容，需要感谢 微软的开源 以及 VS2008 的FCL调试功能。关于如何调试 FCL 代码，请参考 Configuring Visual Studio to Debug .NET Framework Source Code。 
```
　　我们先定义用作范例的两个类型，它们代表直线上的一点，唯一区别是一个是引用类型class，一个是值类型 struct：
```
public class RefPoint
{ // 定义一个引用类型 
　　public int x; 
　　public RefPoint(int x) { 
　　this.x = x; 
　　} 
} 

public struct ValPoint 
{ // 定义一个值类型 
　　public int x; 
　　public ValPoint(int x)
   { 
　　　　this.x = x; 
　　} 
}
```
1.引用类型判等
　　我们先进行引用类型对象的判等，我们知道在 System.Object 基类型中，定义了实例方法Equals(object obj) ，静态方法 Equals(object objA, object objB) ，静态方法 ReferenceEquals(object objA, object objB) 来进行对象的判等。
　　我们先看看这三个方法，注意我在代码中用 #number 标识的地方，后文中我会直接引用：
```
public static bool ReferenceEquals (Object objA, Object objB) 
{ 
　　return objA == objB; // #1 
} 

public virtual bool Equals(Object obj) 
{ 
　　return InternalEquals(this, obj); // #2 
} 

public static bool Equals(Object objA, Object objB) 
{ 
　　if (objA==objB)  // #3 
　　　　return true; 
　　if (objA==null || objB==null) 
　　　  return false; 
　　return objA.Equals(objB); // #4 
} 
```
　　我们先看 ReferenceEquals(object objA, object objB)方法，它实际上简单地返回 objA == objB，所以，在后文中，除非必要，我们统一使用 objA == objB(省去了 ReferenceEquals 方法)。另外，为了范例简单，我们不考虑对象为 null 的情况。
　　我们来看第一段代码：
```
// 复制对象引用 
bool result; 
RefPoint rPoint1 = new RefPoint(1); 
RefPoint rPoint2 = rPoint1; 

result = (rPoint1 == rPoint2); // 返回 true; 
Console.WriteLine(result); 
result = rPoint1.Equals(rPoint2); // #2 返回true; 
Console.WriteLine(result); 
```
　　在阅读本文中，应该时刻在脑子里构思一个堆栈，一个堆，并思考着每条语句会在这两种结构上产生怎么样的效果。在这段代码中，产生的效果是：在堆上创建了一个新的 RefPoint 类型的实例(对象)，并将它的 x 字段初始化为 1；在堆栈上创建变量 rPoint1，rPoint1 保存堆上这个对象的地址；将 rPoint1 赋值给 rPoint2 时，此时并没有在堆上创建一个新的对象，而是将之前创建的对象的地址复制到了 rPoint2。此时，rPoint1 和 rPoint2 指向了堆上同一个对象。
　　从 ReferenceEquals()这个方法名就可以看出，它判断两个引用变量是不是指向了同一个变量，如果是，那么就返回 true。这种相等叫做 引用相等(rPoint1 == rPoint2 等效于 ReferenceEquals)。因为它们指向的是同一个对象，所以对 rPoint1 的操作将会影响 rPoint2：

　　
　　注意 System.Object 静态的 Equals(Object objA, Object objB)方法，在 #3 处，如果两个变量引用相等，那么将直接返回 true 。所以，可以预见我们上面的代码rPoint1.Equals(rPoint2); 在 #3 就会返回 true。但是我们没有调用静态 Equals()，直接调用了实体方法，最后调用了#2 的 InternalEquals()，返回true。(InternalEquals()无资料可查，仅通过调试测得)。
　　我们再看引用类型的第二种情况：
```
//创建新引用类型的对象，其成员的值相等 
RefPoint rPoint1 = new RefPoint(1); 
RefPoint rPoint2 = new RefPoint(1); 

result = (rPoint1 == rPoint2); 
Console.WriteLine(result); // 返回 false; 

result = rPoint1.Equals(rPoint2); 
Console.WriteLine(result); // #2 返回false 
```
　　上面的代码在堆上创建了两个类型实例，并用同样的值初始化它们；然后将它们的地址分别赋值给堆上的变量 rPoint1 和 rPoint2。此时 #2 返回了 false，可以看到，对于引用类型，即使类型的实例(对象)包含的值相等，如果变量指向的是不同的对象，那么也不相等。

2.简单值类型判等
　　注意本节的标题：简单值类型判等，这个简单是如何定义的呢？如果值类型的成员仅包含值类型，那么我们暂且管它叫简单值类型，如果值类型的成员包含引用类型，我们管它叫复杂值类型。(注意，这只是本文中为了说明我个人作的定义。)
　　应该还记得我们之前提过，值类型都会隐式地继承自 System.ValueType 类型，而 ValueType类型覆盖了基类 System.Object 类型的 Equals()方法，在值类型上调用 Equals()方法，会调用ValueType 的 Equals()。所以，我们看看这个方法是什么样的，依然用 #number 标识后面会引用的地方。
```
public override bool Equals (Object obj) 
{ 
　　if (null==obj)
　　　　return false; 
　　RuntimeType thisType = (RuntimeType)this.GetType(); 
　　RuntimeType thatType = (RuntimeType)obj.GetType(); 

　　if (thatType!=thisType) // 如果两个对象不是一个类型，直接返回false 
　　　　return false; 
　　
　　Object thisObj = (Object)this; 
　　Object thisResult, thatResult; 

　　if (CanCompareBits(this)) // #5 
　　　　return FastEqualsCheck(thisObj, obj); // #6 

　　// 利用反射获取值类型所有字段 
　　FieldInfo[] thisFields = thisType.GetFields(BindingFlags.Instance | 
　　BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic); 
　　// 遍历字段，进行字段对字段比较 
　　for (int i=0; i<thisFields.Length; i++) 
　　{ 
　　　　thisResult = ((RtFieldInfo)thisFields[i]).InternalGetValue(thisObj,false); 
　　　　thatResult = ((RtFieldInfo)thisFields[i]).InternalGetValue(obj, false); 

　　　　if (thisResult == null)
　　　　{
　　　　　　if (thatResult != null) 
　　　　　　　　return false; 
　　　　}
　　　　else if (!thisResult.Equals(thatResult)) // #7 
　　　　　　　　return false;  
　　}
　　return true; 
} 
```
　　我们先来看看第一段代码：
```
// 复制结构变量 
ValPoint vPoint1 = new ValPoint(1); 
ValPoint vPoint2 = vPoint1; 

result = (vPoint1 == vPoint2); //编译错误：不能在ValPoint上应用 "==" 操作符 
Console.WriteLine(result); 

result = Object.ReferenceEquals(vPoint1, vPoint2); // 隐式装箱，指向了堆上的不同对象 
Console.WriteLine(result); // 返回false 
```
　　我们先在堆栈上创建了一个变量 vPoint1，变量本身已经包含了所有字段和数据。然后在堆栈上复制了 vPoint1 的一份拷贝给了 vPoint2，从常理思维上来讲，我们认为它应该是相等的。接下来我们就试着去比较它们，可以看到，我们不能用“==”直接去判断，这样会返回一个编译错误。如果我们调用 System.Object 基类的静态方法 ReferenceEquals()，有意思的事情发生了：它返回了 false。为什么呢？我们看下 ReferenceEquals()方法的签名就可以了，它接受的是Object 类型，也就是引用类型，而当我们传递 vPoint1 和 vPoint2 这两个值类型的时候，会进行一个隐式的装箱，效果相当于下面的语句：
```
Object boxPoint1 = vPoint1; 
Object boxPoint2 = vPoint2; 
result = (boxPoint1 == boxPoint2); // 返回false 
Console.WriteLine(result); 
```
　　而装箱的过程，我们在前面已经讲述过，上面的操作等于是在堆上创建了两个对象，对象包含的内容相同(地址不同)，然后将对象地址分别返回给堆栈上的 boxPoint1 和 boxPoint2，再去比较 boxPoint1 和 boxPoint2 是否指向同一个对象，显然不是，所以返回 false。
　　我们继续，添加下面这段代码：
```
result = vPoint1.Equals(vPoint2); // #5 返回true; #6 返回true; 
Console.WriteLine(result); // 输出true 
```
　　因为它们均继承自 ValueType 类型，所以此时会调用 ValueType 上的 Equals()方法，在方法体内部，#5 CanCompareBits(this) 返回了 true，CanCompareBits(this)这个方法，按微软的注释，意识是说：如果对象的成员中存在对于堆上的引用，那么返回 false，如果不存在，返回 true。按照 ValPoint 的定义，它仅包含一个 int 类型的字段 x，自然不存在对堆上其他对象的引用，所以返回了 true。从#5 的名字 CanCompareBits，可以看出是判断是否可以进行按位比较，那么返回了 true 以后，#6 自然是进行按位比较了。

　　接下来，我们对 vPoint2 做点改动，看看会发生什么：
```
vPoint2.x = 2; 
result = vPoint1.Equals(vPoint2); // #5 返回true; #6 返回false; 
Console.WriteLine(result); 
```
3. 复杂值类型判等
　　到现在，上面的这些方法，我们还没有走到的位置，就是 CanCompareBits 返回 false 以后的部分了。前面我们已经推测出了 CanCompareBits返回 false 的条件(值类型的成员包含引用类型)，现在只要实现下就可以了。我们定义一个新的结构 Line，它代表直线上的线段，我们让它的一个成员为值类型 ValPoint，一个成员为引用类型 RefPoint，然后去作比较。
```
/* 结构类型 ValLine 的定义， 
public struct ValLine { 
public RefPoint rPoint; // 引用类型成员 
public ValPoint vPoint; // 值类型成员 
public Line(RefPoint rPoint, ValPoint vPoint) { 
this.rPoint = rPoint; 
this.vPoint = vPoint; 
} 
} 
*/ 

RefPoint rPoint = new RefPoint(1); 
ValPoint vPoint = new ValPoint(1); 

ValLine line1 = new ValLine (rPoint, vPoint); 
ValLine line2 = line1; 

result = line1.Equals(line2); // 此时已经存在一个装箱操作，调用ValueType.Equals() 
Console.WriteLine(result); // 返回True 
```
　　这个例子的过程要复杂得多。在开始前，我们先思考一下，当我们写下 line1.Equals(line2)时，已经进行了一个装箱的操作。如果要进一步判等，显然不能去判断变量是否引用的堆上同一个对象，这样的话就没有意义了，因为总是会返回 false(装箱后堆上创建了两个对象)。那么应该如何判断呢？对堆上对象的成员(字段)进行一对一的比较，而成员又分为两种类型，一种是值类型，一种是引用类型。对于引用类型，去判断是否引用相等；对于值类型，如果是简单值类型，那么如同前一节讲述的去判断；如果是复杂类型，那么当然是递归调用了；最终直到要么是引用类型要么是简单值类型。
```
　　NOTE：进行字段对字段的一对一比较，需要用到反射，如果不了解反射，可以参看 .Net 中的反射 系列文章。
```
　　好了，我们现在看看实际的过程，是不是如同我们料想的那样，为了避免频繁的拖动滚动条查看 ValueType 的 Equals()方法，我拷贝了部分下来：
```
public override bool Equals (Object obj) 
{ 
　　if (CanCompareBits(this)) // #5 
　　　　return FastEqualsCheck(thisObj, obj); // #6 
　　// 利用反射获取类型的所有字段(或者叫类型成员) 
　　FieldInfo[] thisFields = thisType.GetFields(BindingFlags.Instance | 
　　BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic); 
　　// 遍历字段进行比较 
　　for (int i=0; i<thisFields.Length; i++) 
　　{ 
　　　　thisResult = ((RtFieldInfo)thisFields[i]).InternalGetValue(thisObj,false); 
　　　　thatResult = ((RtFieldInfo)thisFields[i]).InternalGetValue(obj, false); 

　　　　if (thisResult == null) 
　　　　{ 
　　　　　　if (thatResult != null) 
　　　　　　　　return false; 
　　　　} 
　　　　else if (!thisResult.Equals(thatResult)) 
　　　　{ // #7 
　　　　　　return false; 
　　　　} 
　　} 
　　return true; 
} 
```
　　　　1. 进入 ValueType 上的 Equals() 方法，#5 处返回了 false;
　　　　2. 进入 for 循环，遍历字段。
　　　　3. 第一个字段是 RefPoint 引用类型，#7 处，调用 System.Object 的 Equals()方法，到达#2，返回 true。
　　　　4. 第二个字段是 ValPoint 值类型，#7 处，调用 System.ValType 的 Equals()方法，也就是当前方法本身。此处递归调用。
　　　　5. 再次进入 ValueType 的 Equals() 方法，因为 ValPoint 为简单值类型，所以 #5 CanCompareBits 返回了 true，接着 #6 FastEqualsCheck 返回了 true。
　　　　6. 里层 Equals()方法返回 true。
　　　　7. 退出 for 循环。
　　　　8. 外层 Equals() 方法返回 true。

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。

　　记在这里，以后学习
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原文地址：https://www.cnblogs.com/pmars/p/3709511.html