.NET的深复制方法（以C#语言为例）

很多时候我们复制一个对象实例a到实例b，在用实例b去做其他事情的时候，会对实例b进行修改，为保证对b的修改不会影响到a的正常使用，就需要使用到深复制。

我在网上搜到一些深复制的方法，同时写了几组例子对这些方法进行测试。

我的操作系统版本为win7旗舰版，.net framework版本是4.5

测试程序

我建了一个c#窗体应用程序（winform），其主窗口formmain的load函数内容如下：

private void formmain_load(object sender, eventargs e)
{
 //测试1：深度复制 自定义类
 try
 {
  console.writeline("=== 深度复制 自定义类 ===");
  testclass test1 = new testclass();
  test1.a = 10;
  test1.b = "hello world!";
  test1.c = new string[] { "x", "y", "z" };
  testclass test2 = new testclass();
  test2.a = 11;
  test2.b = "hello world2!";
  test2.c = new string[] { "i", "j", "k" };
  test1.d = test2;
  console.writeline("---test1_start---");
  console.writeline(test1);
  console.writeline("---test1_end---");
  testclass test3 = (testclass)datamanhelper.deepcopyobject(test1);
  console.writeline("---test3_start---");
  console.writeline(test3);
  console.writeline("---test3_end---");
 }
 catch (exception ex)
 {
  console.writeline(ex.tostring());
 }

    //测试2：深度复制 可序列化的自定义类
   

 try
 {
  console.writeline("=== 深度复制 可序列化的自定义类 ===");
  testclasswiths test1 = new testclasswiths();
  test1.a = 10;
  test1.b = "hello world!";
  test1.c = new string[] { "x", "y", "z" };
  testclasswiths test2 = new testclasswiths();
  test2.a = 11;
  test2.b = "hello world2!";
  test2.c = new string[] { "i", "j", "k" };
  test1.d = test2;
  console.writeline("---test1_start---");
  console.writeline(test1);
  console.writeline("---test1_end---");
  testclasswiths test3 = (testclasswiths)datamanhelper.deepcopyobject(test1);
  console.writeline("---test3_start---");
  console.writeline(test3);
  console.writeline("---test3_end---");
 }
 catch (exception ex)
 {
  console.writeline(ex.tostring());
 }

    //测试3：深度复制 datatable
  

 try
 {
  console.writeline("=== 深度复制 datatable ===");
  datatable dtkirov = new datatable("testtable");
  dtkirov.columns.add("col1");
  dtkirov.columns.add("col2");
  dtkirov.columns.add("col3");
  dtkirov.rows.add("1-1", "1-2", "1-3");
  dtkirov.rows.add("2-1", "2-2", "2-3");
  dtkirov.rows.add("3-1", "3-2", "3-3");
  console.writeline("=== 复制前 ===");
  for (int i = 0; i < dtkirov.columns.count; i++)
  {
   console.write(dtkirov.columns[i].columnname + "\t");
  }
  console.writeline("\n-----------------");
  for (int i = 0; i < dtkirov.columns.count; i++)
  {
   for (int j = 0; j < dtkirov.rows.count; j++)
   {
    console.write(dtkirov.rows[i][j].tostring() + "\t");
   }
   console.writeline();
  }
  console.writeline();
  datatable dtdreadnought = (datatable)datamanhelper.deepcopyobject(dtkirov);
  console.writeline("=== 复制后 ===");
  for (int i = 0; i < dtdreadnought.columns.count; i++)
  {
   console.write(dtdreadnought.columns[i].columnname + "\t");
  }
  console.writeline("\n-----------------");
  for (int i = 0; i < dtdreadnought.columns.count; i++)
  {
   for (int j = 0; j < dtdreadnought.rows.count; j++)
   {
    console.write(dtdreadnought.rows[i][j].tostring() + "\t");
   }
   console.writeline();
  }
  console.writeline();
 }
 catch (exception ex)
 {
  console.writeline(ex.tostring());
 }

    //测试4：深度复制 textbox
   

 try
 {
  console.writeline("=== 深度复制 textbox ===");
  txttest.text = "1234";
  console.writeline("复制前：" + txttest.text);
  textbox txttmp = new textbox();
  txttmp = (textbox)datamanhelper.deepcopyobject(txttest);
  console.writeline("复制后：" + txttmp.text);
 }
 catch (exception ex)
 {
  console.writeline(ex.tostring());
 }

    //测试5：深度复制 datagridview
 

 try
 {
  console.writeline("=== 深度复制 datagridview ===");
  datagridview dgvtmp = new datagridview();
  dgvtmp = (datagridview)datamanhelper.deepcopyobject(dgvtest);
 }
 catch (exception ex)
 {
  console.writeline(ex.tostring());
 }
}

其中txttest是一个测试用的textbox，dgvtmp是一个测试用的datagridview，testclass是一个自定义类，testclasswiths是添加了serializable特性的testclass类，它们的具体实现如下：

using system;
using system.collections.generic;
using system.linq;
using system.text;

namespace datacopytest
{
 public class testclass
 {
  public int a;
  public string b;
  public string[] c;
  public testclass d;
  public override string tostring()
  {
   string s = "a:" + a + "\n";
   if (b != null)
   {
    s += "b:" + b + "\n";
   }
   if (c != null)
   {
    foreach (string tmps in c)
    {
     if (!string.isnullorwhitespace(tmps))
     {
      s += "c:" + tmps + "\n";
     }
    }
   }
   if (d != null)
   {
    s += d.tostring();
   }
   return s;
  }
 }

 //支持序列化的testclass
 [serializable]
 public class testclasswiths
 {
  public int a;
  public string b;
  public string[] c;
  public testclasswiths d;
  public override string tostring()
  {
   string s = "a:" + a + "\n";
   if (b != null)
   {
    s += "b:" + b + "\n";
   }
   if (c != null)
   {
    foreach (string tmps in c)
    {
     if (!string.isnullorwhitespace(tmps))
     {
      s += "c:" + tmps + "\n";
     }
    }
   }
   if (d != null)
   {
    s += d.tostring();
   }
   return s;
  }
 }
}

我对每个搜来的深复制方法，都用了这五个类的实例进行深复制测试，这五个类的特征如下：

i、对自定义类testclass进行深复制测试

ii、对自定义类testclasswiths进行深复制测试，testclasswiths是添加了serializable特性的testclass类

iii、对datatable进行深复制测试

iv、对控件textbox进行深复制测试

v、对控件datagridview进行深复制测试

我们通过实现方法datamanhelper.deepcopyobject来进行测试

测试深复制方法1

使用二进制流的序列化与反序列化深度复制对象

public static object deepcopyobject(object obj)
{
 binaryformatter formatter = new binaryformatter(null, 
  new streamingcontext(streamingcontextstates.clone));
 memorystream stream = new memorystream();
 formatter.serialize(stream, obj);
 stream.position = 0;
 object clonedobj = formatter.deserialize(stream);
 stream.close();
 return clonedobj;
}

五个场景的测试结果为：

i、触发异常serializationexception，原因是该类不支持序列化

“system.runtime.serialization.serializationexception”类型的第一次机会异常在 mscorlib.dll 中发生
system.runtime.serialization.serializationexception: 程序集“datacopytest, version=1.0.0.0, culture=neutral, publickeytoken=null”中的类型“datacopytest.testclass”未标记为可序列化。
   在 system.runtime.serialization.formatterservices.internalgetserializablemembers(runtimetype type)
   在 system.runtime.serialization.formatterservices.getserializablemembers(type type, streamingcontext context)
   在 system.runtime.serialization.formatters.binary.writeobjectinfo.initmemberinfo()
   在 system.runtime.serialization.formatters.binary.writeobjectinfo.initserialize(object obj, isurrogateselector surrogateselector, streamingcontext context, serobjectinfoinit serobjectinfoinit, iformatterconverter converter, objectwriter objectwriter, serializationbinder binder)
   在 system.runtime.serialization.formatters.binary.writeobjectinfo.serialize(object obj, isurrogateselector surrogateselector, streamingcontext context, serobjectinfoinit serobjectinfoinit, iformatterconverter converter, objectwriter objectwriter, s“datacopytest.vshost.exe”(托管(v4.0.30319)): 已加载“c:\windows\microsoft.net\assembly\gac_msil\system.numerics\v4.0_4.0.0.0__b77a5c561934e089\system.numerics.dll”
erializationbinder binder)
   在 system.runtime.serialization.formatters.binary.objectwriter.serialize(object graph, header[] inheaders, __binarywriter serwriter, boolean fcheck)
   在 system.runtime.serialization.formatters.binary.binaryformatter.serialize(stream serializationstream, object graph, header[] headers, boolean fcheck)
   在 system.runtime.serialization.formatters.binary.binaryformatter.serialize(stream serializationstream, object graph)
   在 datacopytest.datamanhelper.deepcopyobject(object obj) 位置 d:\myprograms\datacopytest\datacopytest\datamanhelper.cs:行号 24
   在 datacopytest.formmain.formmain_load(object sender, eventargs e) 位置 d:\myprograms\datacopytest\datacopytest\formmain.cs:行号 37
ii、可正常复制 （√）

iii、可正常复制 （√）

iv、触发异常serializationexception，原因是该类不支持序列化

“system.runtime.serialization.serializationexception”类型的第一次机会异常在 mscorlib.dll 中发生
system.runtime.serialization.serializationexception: 程序集“system.windows.forms, version=4.0.0.0, culture=neutral, publickeytoken=b77a5c561934e089”中的类型“system.windows.forms.textbox”未标记为可序列化。
   在 system.runtime.serialization.formatterservices.internalgetserializablemembers(runtimetype type)
   在 system.runtime.serialization.formatterservices.getserializablemembers(type type, streamingcontext context)
   在 system.runtime.serialization.formatters.binary.writeobjectinfo.initmemberinfo()
   在 system.runtime.serialization.formatters.binary.writeobjectinfo.initserialize(object obj, isurrogateselector surrogateselector, streamingcontext context, serobjectinfoinit serobjectinfoinit, iformatterconverter converter, objectwriter objectwriter, serializationbinder binder)
   在 system.runtime.serialization.formatters.binary.writeobjectinfo.serialize(object obj, isurrogateselector surrogateselector, streamingcontext context, serobjectinfoinit serobjectinfoinit, iformatterconverter converter, objectwriter objectwriter, serializationbinder binder)
   在 system.runtime.serialization.formatters.binary.objectwriter.serialize(object graph, header[] inheaders, __binarywriter serwriter, boolean fcheck)
   在 system.runtime.serialization.formatters.binary.binaryformatter.serialize(stream serializationstream, object graph, header[] headers, boolean fcheck)
   在 system.runtime.serialization.formatters.binary.binaryformatter.serialize(stream serializationstream, object graph)
   在 datacopytest.datamanhelper.deepcopyobject(object obj) 位置 d:\myprograms\datacopytest\datacopytest\datamanhelper.cs:行号 24
   在 datacopytest.formmain.formmain_load(object sender, eventargs e) 位置 d:\myprograms\datacopytest\datacopytest\formmain.cs:行号 128
v、触发异常serializationexception，原因是该类不支持序列化

“system.runtime.serialization.serializationexception”类型的第一次机会异常在 mscorlib.dll 中发生
system.runtime.serialization.serializationexception: 程序集“system.windows.forms, version=4.0.0.0, culture=neutral, publickeytoken=b77a5c561934e089”中的类型“system.windows.forms.datagridview”未标记为可序列化。
   在 system.runtime.serialization.formatterservices.internalgetserializablemembers(runtimetype type)
   在 system.runtime.serialization.formatterservices.getserializablemembers(type type, streamingcontext context)
   在 system.runtime.serialization.formatters.binary.writeobjectinfo.initmemberinfo()
   在 system.runtime.serialization.formatters.binary.writeobjectinfo.initserialize(object obj, isurrogateselector surrogateselector, streamingcontext context, serobjectinfoinit serobjectinfoinit, iformatterconverter converter, objectwriter objectwriter, serializationbinder binder)
   在 system.runtime.serialization.formatters.binary.writeobjectinfo.serialize(object obj, isurrogateselector surrogateselector, streamingcontext context, serobjectinfoinit serobjectinfoinit, iformatterconverter converter, objectwriter objectwriter, serializationbinder binder)
   在 system.runtime.serialization.formatters.binary.objectwriter.serialize(object graph, header[] inheaders, __binarywriter serwriter, boolean fcheck)
   在 system.runtime.serialization.formatters.binary.binaryformatter.serialize(stream serializationstream, object graph, header[] headers, boolean fcheck)
   在 system.runtime.serialization.formatters.binary.binaryformatter.serialize(stream serializationstream, object graph)
   在 datacopytest.datamanhelper.deepcopyobject(object obj) 位置 d:\myprograms\datacopytest\datacopytest\datamanhelper.cs:行号 24
   在 datacopytest.formmain.formmain_load(object sender, eventargs e) 位置 d:\myprograms\datacopytest\datacopytest\formmain.cs:行号 141
结论：利用序列化与反序列化到二进制流的方法深复制对象，只有在该对象支持serializable特性时才可使用

测试深复制方法2

public static object deepcopyobject(object obj)
{
 type t = obj.gettype();
 propertyinfo[] properties = t.getproperties();
 object p = t.invokemember("", system.reflection.bindingflags.createinstance, null, obj, null);
 foreach (propertyinfo pi in properties)
 {
  if (pi.canwrite)
  {
   object value = pi.getvalue(obj, null);
   pi.setvalue(p, value, null);
  }
 }
 return p;
}

五个场景的测试结果为：

i、不会触发异常，但结果完全错误

ii、不会触发异常，但结果完全错误

iii、不会触发异常，但结果完全错误

iv、text字段赋值结果正确，但其他内容不能保证

v、触发异常argumentoutofrangeexception、targetinvocationexception

“system.argumentoutofrangeexception”类型的第一次机会异常在 system.windows.forms.dll 中发生
“system.reflection.targetinvocationexception”类型的第一次机会异常在 mscorlib.dll 中发生
system.reflection.targetinvocationexception: 调用的目标发生了异常。 ---> system.argumentoutofrangeexception: 指定的参数已超出有效值的范围。
参数名: value
   在 system.windows.forms.datagridview.set_firstdisplayedscrollingcolumnindex(int32 value)
   --- 内部异常堆栈跟踪的结尾 ---
   在 system.runtimemethodhandle.invokemethod(object target, object[] arguments, signature sig, boolean constructor)
   在 system.reflection.runtimemethodinfo.unsafeinvokeinternal(object obj, object[] parameters, object[] arguments)
   在 system.reflection.runtimemethodinfo.invoke(object obj, bindingflags invokeattr, binder binder, object[] parameters, cultureinfo culture)
   在 system.reflection.runtimepropertyinfo.setvalue(object obj, object value, bindingflags invokeattr, binder binder, object[] index, cultureinfo culture)
   在 system.reflection.runtimepropertyinfo.setvalue(object obj, object value, object[] index)
   在 datacopytest.datamanhelper.deepcopyobject(object obj) 位置 d:\myprograms\datacopytest\datacopytest\datamanhelper.cs:行号 29
   在 datacopytest.formmain.formmain_load(object sender, eventargs e) 位置 d:\myprograms\datacopytest\datacopytest\formmain.cs:行号 141
结论：使用这种方法进行所谓深复制，完全是自寻死路！

测试深复制方法3

public static object deepcopyobject(object obj)
{
 if (obj != null)
 {
  object result = activator.createinstance(obj.gettype());
  foreach (fieldinfo field in obj.gettype().getfields())
  {
   if (field.fieldtype.getinterface("ilist", false) == null)
   {
    field.setvalue(result, field.getvalue(obj));
   }
   else
   {
    ilist listobject = (ilist)field.getvalue(result);
    if (listobject != null)
    {
     foreach (object item in ((ilist)field.getvalue(obj)))
     {
      listobject.add(deepcopyobject(item));
     }
    }
   }
  }
  return result;
 }
 else
 {
  return null;
 }
}

五个场景的测试结果为：

i、可正常复制（√）

ii、可正常复制（√）

iii、未触发异常， 复制后datatable无行列

iv、未触发异常，text字段未赋值

v、未触发异常

结论：这个方法只适用于深复制具备简单结构的类（如类中只有基础字段、数组等），对于不支持序列化的对象也可以进行深复制。

测试深复制方法4

这段代码来源同方法3

public static object deepcopyobject(object obj)
{
 if (obj == null)
  return null;
 type type = obj.gettype();

 if (type.isvaluetype || type == typeof(string))
 {
  return obj;
 }
 else if (type.isarray)
 {
  type elementtype = type.gettype(
    type.fullname.replace("[]", string.empty));
  var array = obj as array;
  array copied = array.createinstance(elementtype, array.length);
  for (int i = 0; i < array.length; i++)
  {
   copied.setvalue(deepcopyobject(array.getvalue(i)), i);
  }
  return convert.changetype(copied, obj.gettype());
 }
 else if (type.isclass)
 {

  object toret = activator.createinstance(obj.gettype());
  fieldinfo[] fields = type.getfields(bindingflags.public |
     bindingflags.nonpublic | bindingflags.instance);
  foreach (fieldinfo field in fields)
  {
   object fieldvalue = field.getvalue(obj);
   if (fieldvalue == null)
    continue;
   field.setvalue(toret, deepcopyobject(fieldvalue));
  }
  return toret;
 }
 else
  throw new argumentexception("unknown type");
}

五个场景的测试结果为：

i、可正常复制（√）

ii、可正常复制（√）

iii、触发异常missingmethodexception

“system.missingmethodexception”类型的第一次机会异常在 mscorlib.dll 中发生
system.missingmethodexception: 没有为该对象定义无参数的构造函数。
   在 system.runtimetypehandle.createinstance(runtimetype type, boolean publiconly, boolean nocheck, boolean& canbecached, runtimemethodhandleinternal& ctor, boolean& bneedsecuritycheck)
   在 system.runtimetype.createinstanceslow(boolean publiconly, boolean skipcheckthis, boolean fillcache, stackcrawlmark& stackmark)
   在 system.runtimetype.createinstancedefaultctor(boolean publiconly, boolean skipcheckthis, boolean fillcache, stackcrawlmark& stackmark)
   在 system.activator.createinstance(type type, boolean nonpublic)
   在 system.activator.createinstance(type type)
   在 datacopytest.datamanhelper.deepcopyobject(object obj) 位置 d:\myprograms\datacopytest\datacopytest\datamanhelper.cs:行号 45
   在 datacopytest.datamanhelper.deepcopyobject(object obj) 位置 d:\myprograms\datacopytest\datacopytest\datamanhelper.cs:行号 53
   在 datacopytest.formmain.formmain_load(object sender, eventargs e) 位置 d:\myprograms\datacopytest\datacopytest\formmain.cs:行号 99
iv、未触发异常，但text字段也未赋值成功

v、触发异常missingmethodexception

“system.missingmethodexception”类型的第一次机会异常在 mscorlib.dll 中发生
system.missingmethodexception: 没有为该对象定义无参数的构造函数。
   在 system.runtimetypehandle.createinstance(runtimetype type, boolean publiconly, boolean nocheck, boolean& canbecached, runtimemethodhandleinternal& ctor, boolean& bneedsecuritycheck)
   在 system.runtimetype.createinstanceslow(boolean publiconly, boolean skipcheckthis, boolean fillcache, stackcrawlmark& stackmark)
   在 system.runtimetype.createinstancedefaultctor(boolean publiconly, boolean skipcheckthis, boolean fillcache, stackcrawlmark& stackmark)
   在 system.activator.createinstance(type type, boolean nonpublic)
   在 system.activator.createinstance(type type)
   在 datacopytest.datamanhelper.deepcopyobject(object obj) 位置 d:\myprograms\datacopytest\datacopytest\datamanhelper.cs:行号 45
   在 datacopytest.datamanhelper.deepcopyobject(object obj) 位置 d:\myprograms\datacopytest\datacopytest\datamanhelper.cs:行号 53
   在 datacopytest.formmain.formmain_load(object sender, eventargs e) 位置 d:\myprograms\datacopytest\datacopytest\formmain.cs:行号 141
结论：这个方法的作用类似方法3，只能深复制基本数据类型组成的类

具体问题具体分析

从上面的例子可以看出，想找一个放之四海而皆准的方式去深复制所有对象是很困难的。一些使用高级语言特性（反射）的深复制方法，即使可以在部分类上试用成功，也无法对所有的类都具备十足的把握。因此我认为应该采取下面的方式处理对象的深复制问题：

1、对于由基本数据类型组成的类，为之打上serializable标签，直接使用序列化与反序列化的方法进行深复制

2、其他较为复杂的类型如datagridview，可根据自身情况写一个方法进行深复制，之所以在这里说要根据自身情况写方法，是因为在对很多类进行复制时，你只需要复制对你有用的属性就行了。如textbox控件中，只有text一个属性对你是有用的，如果你需要在复制后的对象中用到readonly等属性的值，那么在你自己实现的复制方法中，也加上对这些属性的赋值即可。这样做还有一个好处，就是方便进行一些定制化的开发。

如下面这段代码，就是对datagridview的一个近似的深复制，这段代码将一个datagridview（dgv）的内容复制到另一个datagridview（dgvtmp）中，然后将dgvtmp传递给相关函数用于将datagridview中的内容输出到excel文档：

datagridview dgvtmp = new datagridview();
dgvtmp.allowusertoaddrows = false; //不允许用户生成行，否则导出后会多出最后一行
for (int i = 0; i < dgv.columns.count; i++)
{
 dgvtmp.columns.add(dgv.columns[i].name, dgv.columns[i].headertext);
 if (dgv.columns[i].defaultcellstyle.format.contains("n")) //使导出excel文档金额列可做sum运算
 {
 dgvtmp.columns[i].defaultcellstyle.format = dgv.columns[i].defaultcellstyle.format;
 }
 if (!dgv.columns[i].visible)
 {
 dgvtmp.columns[i].visible = false;
 }
}
for (int i = 0; i < dgv.rows.count; i++)
{
 object[] objlist = new object[dgv.rows[i].cells.count];
 for (int j = 0; j < objlist.length; j++)
 {
 if (dgvtmp.columns[j].defaultcellstyle.format.contains("n"))
 {
 objlist[j] = dgv.rows[i].cells[j].value; //使导出excel文档金额列可做sum运算
 }
 else
 {
 objlist[j] = dgv.rows[i].cells[j].editedformattedvalue; //数据字典按显示文字导出
 }
 }
 dgvtmp.rows.add(objlist);
}

这段代码的特点如下：

1、datagridview的属性allowusertoaddrows要设置成false，否则导出到excel文档后，会发现最后会多出一个空行。

2、我们在这里标记了那些列是隐藏列，这样在后面的处理中，如果要删除这些列，那删除的也是dgvtmp的列而不是dgv的列，保护了原数据。

3、对于部分数据字典的翻译，我们传的不是value而是editedformattedvalue，这种方式直接使用了dgv在屏幕上显示的翻译后文字，而不是原来的数据字典值。

4、对于部分金额列，需要直接传value值，同时需要设置该列的defaultcellstyle.format，这样可使得这些内容在之后输出到excel文档后，可做求和运算（excel中类似“12,345.67”字符串是不能做求和运算的）。 

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