修改复制结构中的字段更改原始结构字段

Question

在我的研究中，我读到结构是值类型，因此复制结构的更改不会改变原始结构，而不是类。这是我想要和期望的行为。但是，在下面的最小代码示例中，很明显，复制的结构中的更改会反映回原始结构 - 对于列表和数组都是如此。这是一个简单的WFA，一键供您测试。

为什么会这样？我read 说这可能发生在将结构作为数组成员传递时，我没有这样做，我在类似主题上发现的其他问题没有显示这种行为。如果有任何重复或相关问题，我没有找到它们，并且将不胜感激日后如何找到它们的提示。

namespace TestingStructs
{
public partial class Form1 : Form
{
    public Form1()
    {
        InitializeComponent();
    }

    struct SingleLevel
    {
        public int Level { get; }
        public int Property1 { get; }
        public decimal Property2 { get; }

        public SingleLevel(
            int level,
            int prop1,
            decimal prop2)
        {
            Property1 = prop1;
            Property2 = prop2;
            Level = level;
        }
    }

    struct Levels
    {
        public int NumberOfLevels { get; }
        public readonly List<SingleLevel> RightLevels;
        public readonly SingleLevel[] RightLevelsArray;
        public Levels(int numberofLevels)
        {
            NumberOfLevels = numberofLevels;

            RightLevels = new List<SingleLevel>();
            RightLevelsArray = new SingleLevel[numberofLevels + 1];
            for (int i = 1; i <= 3; i++)
            {
                SingleLevel rightToAdd = new SingleLevel(i, i * 100, 10 + i);
                RightLevels.Add(rightToAdd);
                RightLevelsArray[i - 1] = rightToAdd;
            }
        }
    }

    private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        Levels lastLevels = new Levels(3);
        Levels temporaryLevels = lastLevels;
        MessageBox.Show("temp");
        MessageBox.Show(string.Join(Environment.NewLine, temporaryLevels.RightLevels.Select(right => right.Property2)));
        MessageBox.Show(string.Join(Environment.NewLine, temporaryLevels.RightLevelsArray.Select(right => right.Property2)));
        MessageBox.Show("last");
        MessageBox.Show(string.Join(Environment.NewLine, lastLevels.RightLevels.Select(right => right.Property2)));
        MessageBox.Show(string.Join(Environment.NewLine, lastLevels.RightLevelsArray.Select(right => right.Property2)));

        SingleLevel rightLevelToAdd = new SingleLevel(1, 50, 9.5m);
        temporaryLevels.RightLevels.Insert(0, rightLevelToAdd);
        temporaryLevels.RightLevelsArray[0] = rightLevelToAdd;

        MessageBox.Show("temp after insert");
        MessageBox.Show(string.Join(Environment.NewLine, temporaryLevels.RightLevels.Select(right => right.Property2)));
        MessageBox.Show(string.Join(Environment.NewLine, temporaryLevels.RightLevelsArray.Select(right => right.Property2)));
        MessageBox.Show("last after insert");
        MessageBox.Show(string.Join(Environment.NewLine, lastLevels.RightLevels.Select(right => right.Property2)));
        MessageBox.Show(string.Join(Environment.NewLine, lastLevels.RightLevelsArray.Select(right => right.Property2)));


    }
  }
}

输出：插入后的 temp 和 last 包含 Property2 的完全相同的值。

背景：在我的代码中，我使用了一个在运行时可能会或可能不会被修改的对象实例。因此，我想复制它，修改副本，然后可能将其恢复为原始对象。如果不是，我不想更改原件，因此不会将任何阶段的修改应用于原件。设计可能有缺陷，问题是关于结构问题。不过，如果您对此也有任何建议，我将不胜感激。

Answer 1

虽然temporaryLevels 实际上是lastLevels 的副本，但属性RightLevels 和RightLevelsArray 仍然引用相同的数据，因为数组和列表是类类型。

在作业中

       Levels temporaryLevels = lastLevels;

您创建了对列表和数组的引用的副本，而不是对象本身的副本。

我不知道有什么内置方法可以做到这一点，但你可以在 Levels 中定义一个复制构造函数：

public Levels(Levels source)
{
    NumberOfLevels = source.NumberOfLevels;
    RightLevelsArray = new SingleLevel[NumberOfLevels + 1];
    source.RightLevels.CopyTo(RightLevelsArray);
    RightLevels = new List<SingleLevel>();
    RightLevels.AddRange(source.RightLevels);
}

并且，您可以像这样调用新的构造函数，而不是赋值：

        Levels temporaryLevels = new Levels(lastLevels);

现在temporaryLevels 是最后一个Levels 的深层副本，修改一个结构的列表或数组不会改变另一个。

Answer 2

我读到结构是值类型，因此复制的更改 struct不改变原来的

这并不完全正确。结构确实是值类型并存储为一个，如果它包含结构 - 它仍然会内联堆栈中的字段，是的。

struct Foo
{
    int A;
    Bar bar;
}

struct Bar
{
    int B;
    int C;
}

sizeof(Foo) == sizeof(int)+sizeof(Bar)

但是，如果您的 struct 包含引用（例如，对于您的类），它将仅内联引用自身（地址值），而不是引用指向的类。

struct Foo
{
    int A;
    Bar bar;
}

class Bar
{
    int B;
    int C;
}

sizeof(Foo) == sizeof(int)+sizeof(IntPtr)

您的列表是一个类。并且您的结构仅包含对此类型实例的引用。不是实例本身。

Answer 3

您的问题似乎在于您对代码的工作方式所做的一些假设。

当你这样做时：

Levels temporaryLevels = lastLevels;

它将创建一个新的Levels 结构，其中包含原始值的副本。如果被复制的属性是一个结构，那么它将创建一个新版本，如果它是一个类，那么它将引用同一个对象。这意味着虽然你的两个对象不同，但它们中的数组和列表对象是两者都引用相同的类，因此更改一个会更改另一个。

要做你想做的事，你需要自己创建代码来克隆/复制结构。当您来到 List 和数组时，您需要创建新的并用旧的数据填充它们，确保在数据不是结构时创建副本（尽管在这种情况下它们是结构，所以您没有那个问题）。