实例解析C＋＋/CLI的“克隆”

C++/CLI不但支持基于堆栈的对象，同时也支持基于堆的对象；然而，如果想与其他基于CLI的语言（如C#、J#、Visual Basic）进行互操作的话，必须要清楚地知道，这些语言只支持基于堆的对象；当处于基于堆的对象环境中时，你与对象之间，永远只有"一臂之遥"，比方说，两个给定的句柄h1与h2，只有在为这种句柄类型定义了相应的赋值操作符时，*h1 = *h2才会工作正常，而对C++/CLI之外的其他语言中的类型来说，情况可能就不是这样了。同样地，一个遵从CLS的机制需要创建对象的一份副本，这种机制被称为"克隆"。

　　使用CLI库中的Clone函数

　　请看例1中的代码，其使用了类似于矢量的一个System::ArrayList类，插1是程序的输出。

　　例1：

using namespace System; using namespace System::Collections; void PrintEntries(String^ s, ArrayList^ aList); int main() { 　ArrayList^ al1 = gcnew ArrayList; 　/*1*/ al1->Add("Red"); 　al1->Add("Blue"); 　al1->Add("Green"); 　al1->Add("Yellow"); 　/*2*/ PrintEntries("al1", al1); 　/*3*/ ArrayList^ al2 = static_cast<ArrayList^>(al1->Clone()); 　/*4*/ PrintEntries("al2", al2); 　/*5*/ al1->Remove("Blue"); 　al1->Add("Black"); 　al1->RemoveAt(0); 　al1->Insert(0, "Brown"); 　/*6*/ PrintEntries("al1", al1); 　/*7*/ PrintEntries("al2", al2); } void PrintEntries(String^ s, ArrayList^ aList) { 　Console::Write("{0}: ", s); 　for each(Object^ o in aList) 　{ 　　Console::Write("\t{0}", o); 　} 　Console::WriteLine(); }

　　插1：程序输出

al1: Red Blue Green Yellow al2: Red Blue Green Yellow al1: Brown Green Yellow Black al2: Red Blue Green Yellow

　　ArrayList al1由4个代表不同颜色的字符串组成，通过在标记3中调用ArrayList::Clone函数，可以对此对象作一个完整的复制，所以，标记2与4表示的输出完全相同。

　　接下来，从al1中移除了第二个元素，在末尾加入了一个新的元素，并修改了第一个元素的值。当把标记6与7表示的输出进行一个对比时，你会发现，对al1所作的修改，完全不会影响到al2。在此需要说明的是，al2内部的引用，指向其自身元素的私有副本，而不是al1中的元素，这就是通常提到的"深拷贝"，反之，只是简单地把两个ArrayList内部引用指向同一个值集（如al2=al1的赋值操作），这称为"浅拷贝"。

　　也就是说，如果你希望复制所拥有的对象，应该参照库函数Clone机制中的复制过程。

　　在类型中添加克隆

　　克隆的关键是实现System::ICloneable标准接口，其需要你定义一个调用Clone、不接受任何参数、并带有一个System::Object^返回类型的函数，返回的句柄指向一个新的对象，这个对象是被调用对象的一个副本。请看例2：

　　例2：

public ref class Point : ICloneable { 　// ... 　public: 　　virtual Object^ Clone() 　　{ 　　　return MemberwiseClone(); 　　} }; int main() { 　/*1*/ Point^ p1 = gcnew Point(3, 5); 　/*2*/ Console::WriteLine("p1: {0}", p1); 　/*3*/ Point^ p2 = static_cast<Point^>(p1->Clone()); 　/*4*/ p1->Move(9, 11); 　/*5*/ Console::WriteLine("p1: {0}", p1); 　/*6*/ Console::WriteLine("p2: {0}", p2); }

　　以下是程序的输出：

p1: (3,5) p1: (9,11) p2: (3,5)

　　在标记3中，通过调用Clone进行了复制，而因为此函数返回一个Object^类型的值（在此为一个Point的引用），在把它赋值给p2之前，必须转换为一个Point^。（即便Point::Clone真的返回一个Point的句柄，也不能这样声明函数，因为不符合接口规范。）

　　在类型System::Object中定义了一个名为MemberwiseClone的函数，如下所示：

protected: Object^ MemberwiseClone();

　　这个函数创建并返回对象的一份副本，而一般的用法是，对任意句柄x，以下的表达式都为真：

x->MemberwiseClone() != x x->MemberwiseClone()->GetType() == x->GetType()

　　通常来说，复制一个对象必须创建对象的一个新实例，但同时也可能需要对内部数据结构进行复制，在此不需要调用任何的构造函数。
Object::MemberwiseClone执行一个详细而精确的克隆操作。它创建类对象的一个新实例，并用源对象字段内容，初始化对应的所有字段，就好像在赋值；但是要注意的是，字段内容本身并没有被克隆，所以，这个函数执行的是一个对象的"浅拷贝"。

　　在Point的实现中，使用了两个实例变量，两者均具有基本类型int。基本类型就是值类型，所以对一个Point的浅拷贝已经完全能满足我们的需要，也就是通过调用基类对象的MemberwiseClone来完成的。

　　下面来看一个Circle类，其包含了一个指向Point的句柄（表示原始位置）和一个基本类型字段（表示radius半径）；见例3：

　　例3：

using namespace System; public ref class Circle : ICloneable { 　Point^ origin; 　float radius; 　public: 　　property Point^ Origin 　　{ 　　　Point^ get() { return static_cast<Point^>(origin->Clone()); } 　　} 　　void SetOrigin(int x, int y) 　　{ 　　　origin->X = x; 　　　origin->Y = y; 　　} 　　void SetOrigin(Point^ p) 　　{ 　　　SetOrigin(p->X, p->Y); 　　} 　　property double Radius 　　{ 　　　double get() { return radius; } 　　　void set(double value) { 　　　　radius = static_cast<float>(value); 　　　} 　　} 　　Circle() 　　{ 　　　origin = gcnew Point; 　　　SetOrigin(0, 0); 　　　Radius = 0.0; 　　} 　　Circle(int x, int y, double r) 　　{ 　　　origin = gcnew Point; 　　　SetOrigin(x, y); 　　　Radius = r; 　　} 　　Circle(Point^ p, double r) 　　{ 　　　origin = gcnew Point; 　　　SetOrigin(p->X, p->Y); 　　　Radius = r; 　　} 　　virtual String^ ToString() override 　　{ 　　　return String::Concat("{", Origin, ",", Radius, "}"); 　　} 　　virtual Object^ Clone() 　　{ 　　　/*1*/ Circle^ c = static_cast<Circle^>(MemberwiseClone()); 　　　/*2*/ c->origin = static_cast<Point^>(origin->Clone()); 　　　/*3*/ return c; 　　} };

　　Circle类中Origin属性的get方法由Point::Clone来实现，如定义中所示，其返回一个Point中心点的Point副本。

　　在标记1中，调用了Object::MemberwiseClone以对Circle进行了一次浅拷贝，新Circle中的radius就与当前值一样了，并且两个Circle中的origin均引用同一个Point；因此，在标记2中，调用了Point::Clone以确保新Circle的origin引用为一个当前Point中心点的副本；最后，在标记3中，返回了这个新Circle的句柄。例4是测试这个类的程序：

　　例4：

int main() { 　/*1*/ Circle^ c1 = gcnew Circle(5, 9, 1.5); 　/*2*/ Console::WriteLine("c1: {0}", c1); 　/*3*/ Circle^ c2 = static_cast<Circle^>(c1->Clone()); 　/*4*/ Point^ p = c1->Origin; 　/*5*/ Console::WriteLine(" p: {0}", p); 　/*6*/ c1->SetOrigin(9, 11); 　/*7*/ Console::WriteLine("c1: {0}", c1); 　/*8*/ Console::WriteLine(" p: {0}", p); 　/*9*/ Console::WriteLine("c2: {0}", c2); }