.NET 深度複製與淺層複製：MemberwiseClone 與 ICloneable 實戰解析

前言：複製物件不是「指派參考」

C# 參考型別指派僅複製參考，雙方指向同一物件。若需獨立副本，必須區分淺層複製（值型別複製值、參考型別複製參考）與深度複製（遞迴建立所有參考物件的新實例）。本文以 MemberwiseClone、ICloneable 為核心，透過極簡範例徹底釐清兩者差異與實作模式。

淺層複製：MemberwiseClone

public class Content { public int Val; }

public class Cloner
{
    public Content MyContent = new Content();
    public Cloner(int v) => MyContent.Val = v;

    public object GetCopy() => MemberwiseClone(); // protected 方法，內部呼叫
}

測試：

var src = new Cloner(10);
var dst = (Cloner)src.GetCopy();
Console.WriteLine(dst.MyContent.Val); // 10
src.MyContent.Val = 15;
Console.WriteLine(dst.MyContent.Val); // 15 ← 同一 Content 實例！

結論：MemberwiseClone 只複製當前物件的欄位位元，參考型別欄位仍指向同一實例。

深度複製：實作 ICloneable

public class Cloner : ICloneable
{
    public Content MyContent = new Content();
    public Cloner(int v) => MyContent.Val = v;

    public object Clone()
    {
        // 手動建立新實例，遞迴複製參考物件
        var cloned = new Cloner(MyContent.Val); // 新 Content 隨新 Cloner 建立
        return cloned;
    }
}

測試：

var src = new Cloner(10);
var dst = (Cloner)src.Clone();
Console.WriteLine(dst.MyContent.Val); // 10
src.MyContent.Val = 15;
Console.WriteLine(dst.MyContent.Val); // 10 ← 獨立實例！

參考型別巢狀時的深度複製模式

public class Inner : ICloneable
{
    public int Data;
    public object Clone() => new Inner { Data = this.Data };
}

public class Outer : ICloneable
{
    public Inner InnerObj = new Inner();
    public object Clone()
    {
        var cloned = new Outer();
        cloned.InnerObj = (Inner)InnerObj.Clone(); // 遞迴呼叫
        return cloned;
    }
}

替代方案比較

最佳實務建議

1. 優先使用不可變型別：record、readonly struct、init-only 屬性，從根源避免複製需求。
2. 必須複製時：實作 ICloneable 並明確文件化「淺/深」語意；或使用 JsonSerializer.Serialize/Deserialize 快速深拷貝（注意循環參考）。 3. 避免直接使用 MemberwiseClone 對外暴露：它是 protected 方法，語意為「淺層複製」，外部呼叫者易誤以為深度複製。 4. 效能敏感路徑：引入 FastDeepCloner 或自寫 IL 複製器，避免反射開銷。

總結

MemberwiseClone = 淺層複製（位元複製欄位），ICloneable.Clone = 您定義的語意（通常是深度複製）。理解「值型別複製值、參考型別複製參考」這一底層機制，即可在任何複製場景做出正確選擇。現代 C# 建議優先採用不可變資料模型，讓複製問題自然消失。