在 C# 中正确复制数据

Question

我正在用 C# 编写一些模拟代码，并且有一些代码如下：

public void predict(Point start, Point end)
{
    end.velocity = start.velocity + dt * end.acceleration;
    end.position = start.position + dt * end.velocity;
}

其中位置、速度、加速度是我使用关联运算符定义的一些矢量数据类型。

以及我正在做的代码：

StartPoint = EndPoint;
EndPoint = CurrentPoint;

*Points 是具有多种原始（双精度）和非原始（向量）数据类型的 Points 的实例。

我遇到了一个（明显的）问题，即上面的代码很可能只是将 StartPoint 设置为指向以前的 EndPoint 数据，而 EndPoint 将指向 CurrentPoint。

这意味着，如果我再次修改 CurrentPoint，我最终会意外修改 EndPoint。

在 C++ 中，这种情况很容易预防，因为我可以定义赋值运算符来对 Point 对象中的基础数据进行深层复制。在 C# 中如何防止这种情况发生？

感谢您的帮助！

编辑：Vector 类定义为

[Serializable]
public class Vector
{
    private Double[] data = new Double[Constants.Dimensions];

    ... snip ...

    public static Vector operator +(Vector lhs, Vector rhs)
    {
        Vector result = new Vector();
        for (UInt32 i = 0; i < Constants.dimensions; i++)
            result[i] = lhs[i] + rhs[i];
        return result;
    }

    lots more code here 
}

Answer 1

恕我直言，这是 C# 设计中最棘手的问题之一。

如果“Point”是一个结构体（值），则将创建一个成员副本，因此 x = y 将会创建 y 的一个独立副本。但如果它是一个类（引用），x = y 将简单地将引用 x 指向用于 y 的相同存储，因此两者将简单地成为相同数据的不同“别名”。

我知道您的问题的两个解决方案是：

• 使用结构。这将为您提供数学课程所期望的值类型行为。为了保持代码高效，您可能需要在各处通过引用传递，以避免结构被不断复制。

• 使用类，但在使用 = 时要非常小心，以确保保留数据的独立副本。您需要将 x = y 更改为其他内容，例如 x = new Point(y);。

Answer 2

您可以使用 Clone()，然后按照您需要的方式实现深复制吗？

StartPoint = EndPoint; 
EndPoint = (Point)CurrentPoint.Clone(); 

Answer 3

您想通过引用传递。您的方法当前正在按值传递，这意味着正在复制变量的值。该方法将始终使用数据的副本。

要通过引用传递，请执行以下操作：

public void predict(ref Point start, ref Point end)
{
    end.velocity = start.velocity + dt * end.acceleration;
    end.position = start.position + dt * end.velocity;
}

然后，您必须使用 ref 关键字调用该方法，如下所示：

predict(ref start, ref end);