条款27：避免ICloneable接口

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()
  {
BaseTyperVal = new BaseType( );
rVal._label= _label;
    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。
  protectedBaseType( BaseType right )
  {
    _label = right._label;
    _values = right._values.Clone( ) asint[ ] ;
  }
}
sealed classDerived : 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。