C# 淺層複製與深層複製 (一) - 核心概念與記憶體模型

C# 型別系統分為 **值型別** 與 **參考型別**，理解兩者在記憶體中的配置與複製語意，是掌握淺/深層複製的基石。

型別分類

記憶體模型圖解

值型別 (int a = 10; int b = a;)
棧: [a: 10] [b: 10]  ← 獨立副本，互不影響

參考型別 (Person p1 = new Person(); Person p2 = p1;)
棧: [p1: 0x1000] [p2: 0x1000]  → 指向同一堆積物件
堆: [0x1000] Person { Name = "Tom", Age = 20 }

複製分類定義

實作機制

• 淺層複製：`Object.MemberwiseClone()` (protected) → 公開包裝 `Clone()` 方法。
• 深層複製三大主流：
  1. 序列化/反序列化：`BinaryFormatter` (已淘汰)、`JsonSerializer`、`XmlSerializer`、`Protobuf`、`MessagePack`。需型別可序列化 (`[Serializable]` 或無參建構函式)。
  2. 反射遞迴：遍歷所有欄位/屬性，值型別直接複製，參考型別遞迴 `Activator.CreateInstance` + 複製。可控制排除/包含邏輯 (Attribute 標記)。
  3. 手動實作：每個類別實作 `DeepClone()` 明確 `new` 子物件並複製欄位。最快、最可控、但維護成本高。

ICloneable 介面爭議

.NET 文件明確建議 **不要** 公開實作 `ICloneable`，因其未定義淺/深層語意，導致呼叫端無法預期行為。建議自訂介面：

public interface IDeepCloneable { T DeepClone(); }
public interface IShallowCloneable { T ShallowClone(); }

常見陷阱

1. 字串看似參考型別但表現如值型別：不可變，重新指派不影響原變數。
2. 集合淺層複製：`list.ToArray()`、`new List(list)` 僅複製參考，元素物件仍共用。
3. 事件/委派欄位：淺層複製會複製委派鏈，導致事件處理器重複觸發或洩漏，深層複製通常需清空事件。
4. 循環參考：深層複製遞迴需維護 `Dictionary` 已複製映射表防無限遞迴。

下一篇將展示 `MemberwiseClone` 淺層複製完整程式碼與行為驗證。