概述

Clone函數是一種用于復制的計算機函數。在程序編寫中，除了自定義一個拷貝構造函數來實現對象復制外，還可以實現一個clone函數。這需要借助編譯器實現的一個隱藏拷貝構造函數，這樣的做法，更省心。

中文名	clone函數
外文名	clone
所屬學科	信息學

基本介紹

在C++中，要拷貝一個對象，除了自定義一個拷貝構造函數來實現對象復制外，還可以實現一個clone函數。這需要借助編譯器實現的一個隱藏拷貝構造函數，這樣的做法，更省心。

背后的原理是C++的原型（Prototype）模式：用原型實例指定創建對象的種類，并且通過拷貝這些原型創建新的對象。

Prototype模式提供了一個通過已存在對象進行新對象創建的接口（Clone）， Clone實現和具體的語言相關，在C++中通過拷貝構造函數實現。

注意：clone函數是virtual的，無法內聯。

示例代碼：

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#include "stdafx.h"
#include <iostream>class CA
{
public:int value;CA* clone() const { return new CA( *this );}//僅一個構造函數CA(int a ){value=a;}   
};int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{CA* objA=new CA(10);CA* objtemp=objA->clone();delete objA;std::cout<<objtemp->value;delete objtemp;return 0;
}

Prototype 模式的應用場景在于，你拿到一個 Base* ，它指向某個 Derived 對象，你想克隆出 Derived 對象，但代碼中不寫出 Derived 的具體類型，因為有很多派生類，這種情況下你用構造函數是搞不定的，就需要Prototype 模式了。

原型模式的作用

1、基本就是你需要從A的實例得到一份與A內容相同，但是又互不干擾的實例的話，就需要使用原型模式。

2、用原型實例指定創建對象的種類，并且通過拷貝這些原型創建新的對象。這個其實和C++的拷貝構造函數的作用是相似的（但不相同），實際上就是動態抽取 當前對象運行時的狀態。

Clone方法

關于clone方法

在說明clone方法之前，需要對值傳遞和引用傳遞有個初步的了解

其中需要注意的是第三條

（1）基本數據類型傳值，對形參的修改不會影響實參；

（2）引用類型傳引用，形參和實參指向同一個內存地址（同一個對象），所以對參數的修改會影響到實際的對象；

（3）String, Integer, Double等immutable的類型特殊處理，可以理解為傳值，最后的操作不會修改實參對象。（其本質上還是引用傳遞，只不過這些類型是不可變類，可以理解為傳值）

在對值傳遞和引用傳遞有個初步了解之后，我們開始講解clone方法。

使用clone方法的步驟

1、實現clone的類首先需要繼承Cloneable接口以，此接口是一個標識接口，沒有任何接口方法

2、在類中重寫Object類的clone方法

3、在clone方法中調用super.clone

這樣就可以得到實現clone類的的一個Object對象的復制，但這存在一個問題，如果這個類中還存在引用類型怎么辦？在就要對淺復制和深復制說明一下了。

淺復制和深復制

1、類中的成員皆為基本數據類型，使用淺復制

2、類中的成員有引用類型（此時需注意String, Integer, Double等immutable的類型特殊看待，不當成引用類型），使用深復制

淺復制和深復制的使用依據實際情況而定

淺復制：被復制對象的所有變量都含有與原來對象相同的值，引用變量仍然指向原來的對象

深復制：被復制對象的所有變量都含有與原來對象相同的值引用，引用變量指向被復制對象的新變量

原型模式的優勢

一.為什么不用new直接新建對象，而要用原型模式？

首先，用new新建對象不能獲取當前對象運行時的狀態，其次就算new了新對象，在將當前對象的值復制給新對象，效率也不如原型模式高。

二.為什么不直接使用拷貝構造函數，而要使用原型模式？

原型模式與拷貝構造函數是不同的概念，拷貝構造函數涉及的類是已知的，原型模式涉及的類可以是未知的。

原型模式生成的新對象可能是一個派生類。拷貝構造函數生成的新對象只能是類本身。原型模式是描述了一個通用方法(或概念)，它不管是如何實現的，而拷貝構造則是描述了一個具體實現方法。

    class base  {  public :   base();  base(base &obj);  virtual  ~base();  virtual base *clone() { return new base(*this) ; };  };  class derived : public base  {  public :   derived();  derived(  derived &);  virtual base *clone(){return new derived (*this); }  ....  };  base *obj1 = new base ;   base *obj2 = new derived ;//基類指針指向派生類對象，怎樣用基類指針創建一個新的派生類對象？？ 用基類的拷貝構造函數顯然不行。  base *obj3 = obj1 .clone();  base *obj4 = obj12.clone();  

適用場景

1.資源優化場景

類初始化需要消化非常多的資源，這個資源包括數據、硬件資源等。

2.性能和安全要求的場景

通過new產生一個對象需要非常繁瑣的數據準備或訪問權限，則可以使用原型模式。

3.一個對象多個修改者的場景

一個對象需要提供給其他對象訪問，而且各個調用者可能都需要修改其值時，可以考慮使用原型模式拷貝多個對象供調用者使用。

缺點

1、配備克隆方法需要對類的功能進行通盤考慮，這對于全新的類不是很難，但對于已有的類不一定很容易，特別當一個類引用不支持串行化的間接對象，或者引用含有循環結構的時候。

2、實現原型模式每個派生類都必須實現 Clone接口。

3、逃避構造函數的約束。

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參考資料

• 1??C++ clone()函數的用法???．CSDN
• 2?【Linux內核】Clone函數和Cloneable接口簡要說明?
• 3??IT職場筆記???．博客園
• 4??關于clone()方法???．CSDN
• 5?Pytorch中clone(),copy_(),detach(),.data的辨析與應用??知乎
• 6?java中的clone_51CTO博客