JavaScript中的浅拷贝与深拷贝

值类型与引用类型

谈浅拷贝与深拷贝之前,我们需要先理清一个概念,即值类型引用类型

什么是值类型与引用类型?这要先从JS中的基本类型说起。

首先我们知道,JS中有六种基本类型,number, string, boolean, null, undefined,object。这几个类型就统共被分为两类值类型引用类型

number,string,boolean,undefined就是值类型;object就是引用类型。object里面涵盖的就多了,我们常用的数组呀,函数呀,还有什么Date对象,Math对象,这些都算在object里面的。

这里面null比较特殊,ECMA标准中将它定义为值类型,当你使用在你的编译器里执行typeof(null)时,它的返回值是object。我个人偏好于将它理解为一个指向空对象的指针,便于理解。

(在stackoverflow上搜索的时候看到这么一个回答

If null is a primitive, why does typeof(null) return "object"?

Because the spec says so.

深以为然哈哈哈哈

等等,可能有人要问了,你说null是一个空对象指针,那什么是指针呢?

不着急,让我们从计算机如何存储一个数据说起。

值类型与引用类型的存储

计算机存储值类型和引用类型的方法是不同的。这里我们需要提到两种分配内存的数据结构,

什么是堆和栈呢?这讲起来就复杂了,我们只需要知道,栈和堆都是一种内存的分配方式,栈是后进先出的,堆是先进先出的(这个听起来有点像队列,但实际上它的存储更像是链表)。

栈里面的数据占据空间的大小是固定的(例如JS里的数字就固定为64bit的浮点数),空间也是相对较小的,JS里面会把值类型放到栈里面去存储,而存储的就是这个值本身。

而堆里面的数据占据空间的大小是不固定的,空间相对较大,JS会把引用类型的值放到堆里面去存储,而把这个引用类型的地址存放到栈里面去(这个保存地址的变量就是指针)。

为什么要这样做呢?

你想呀,我们学的很多知识,什么算法呀,什么数据结构呀,都有一个中心思想,节约是美德。而计算机里最宝贵的是什么?内存和CPU呀。

想想我们平常会用到的引用类型,数组元素可以几百上千,对象里面定义几十个成员,函数里面变量表达式几十行。跟值类型比起来,引用类型的大小不定,而且通常还蛮大的。这么些个大家伙,计算可要好好想想怎么存储它们。

于是计算机拿了一个指针指向引用类型,当你想要用到那些引用值时,计算机就会去找指向它们地址的指针,然后再去找到它们的值。

于是,回归正题,当我们想要拷贝一个变量的值得时候,它的存储类型就决定了我们拷贝一个值的方式。

这里偷一张《JavaScript高级程序设计》里面的图,很清晰了表示了两者的区别。

值类型的拷贝
引用类型的拷贝

值类型的拷贝

JS里面,经常有这么一个需求,让你去实现一个函数,可以复制当前传入参数的值,而传入的参数有数字、布尔值、字符串,当然,还有对象。

透过上面的图,我们可以很轻松地就完成一个值类型的拷贝。

上面我们说了,值类型是存储在栈里面的,直接存储的就是这个变量的值。那么要拷贝值类型,很直接的将这个变量赋值给另一个新的变量就行了。

引用类型的浅拷贝与深拷贝

浅拷贝

引用类型与值类型就不同了。

引用类型的浅拷贝,我个人认为就是上图所示,直接拷贝的对象的引用,放到代码里面就长这样。

var obj = {
    "a":"1",
    "b":"2",
    "c":{
        "c1":3,
        "c2":4
    }
}
var newObj = obj;
newObj[a] = 3;
console.log(obj[a]);//3

很容易理解,拷贝了原对象的引用,那么这个新变量的值实际上保存的就是原对象的地址,当新对象对对象中的值进行赋值的时候,同时也改变了原对象的值

也有人把只拷贝对象中的一层属性的拷贝称为浅拷贝。什么意思呢?像上面的那个对象的a和b属性就只有一层属性,而c属性复杂一些,它代表了一个对象。

但是我决定把这个放在深拷贝里讨论。

深拷贝

深拷贝是一个复杂的命题。何为深拷贝?即复制一个与原对象一模一样的对象,包括里面的每个属性,不论是嵌套了几层的,是日期还是数组还是对象。并且两者的地址不同,是两个独立的对象。与浅拷贝不同,不论你如何修改新对象的值,都不会对旧的对象造成任何的影响。

遍历属性拷贝

最简单也是最容易想到的一个办法,即创建一个新的空对象,把原对象的值遍历一遍,然后赋给新对象。

var obj = {
    "a": 1,
    "object": {
        "b": [2, 3, 4],
        "c": 3
    }
}

function cloneObject(obj) {
    var copy = {};
    for (var prop in obj) {
        if (obj.hasOwnProperty(prop))
            copy[prop] = obj[prop];
    }
    return copy;
}

var newObj = cloneObject(obj);

console.log(newObj);//与obj看起来似乎是相同的

然而事实真是这样吗?让我们改变一下newObj中object属性中的值,然后打印出来原对象object属性的值。

newObj["object"].c = 4;

console.log(obj["object"].c);//变成了4

这是为什么呢?

这是因为当我们遍历到例如(原对象中的)对象或者数组这样引用类型时,进行的却是浅拷贝

于是问题来了,这种拷贝方式如果要进行真真正正的深拷贝必然是不行的,对于对象中的引用类型,我们还要做一次深拷贝。如何做呢?递归。

递归拷贝

这是我在做百度前端学院的2015春季题的时候写的深拷贝代码,只考虑了对象中出现数组、对象、日期的情况。(这里我也记录了一下做春季题的思路和代码,有兴趣可以看看我的另一篇博文:点我

function getVarType(data) {
  //确定当前变量的对象
    if (data === undefined) {
        return 'Undefined';
    }
    if (data === null) {
        return 'Null';
    }
    return Object.prototype.toString.call(data).slice(8, -1).toLowerCase();
};

function cloneObject(data) {
    var objectType = getVarType(data);
    //the object for cloning is native object
    if (objectType == "null" || objectType == "undefined") {
        return data;
    }

    if (objectType == "string" || objectType == "number" || objectType == "boolean") {
        var copy = data;
        return copy;
    } else if (objectType == "date") {
        var copy = new Date();
        copy.setTime(data.getTime());
        return copy;
    } else if (objectType == "array") {
        var copy = [];
        for (var i = 0; i < data.length; i++) {
            copy[i] = cloneObject(data[i]);
        }
        return copy;
    } else if (objectType == "object") {
        var copy = {};
        for (var attr in data) {
            if (data.hasOwnProperty(attr)) {
                copy[attr] = cloneObject(data[attr]);
            }
        }
        return copy;
    }
}

前面一大堆完成了对值类型和数组字符串日期的拷贝。最后一个if语句中,完成了对对象的深拷贝。

这里用到递归,相当于再对对象的属性值做一次深拷贝,如果是值类型,直接赋值就好,如果是引用类型,再按分类进行分别的拷贝。

让我们用在这个函数再进行一次上面的检测。

var obj = {
    "a": 1,
    "object": {
        "b": [2, 3, 4],
        "c": 3
    }
}
var newObj = cloneObject(obj);

console.log(newObj);

newObj["object"].c = 4;

console.log(obj["object"].c);//与新对象不同,这里输出的值为3

于是,我们完成了对对象的深拷贝。

但是等等。

是不是还有点东西没考虑?

想想如果对象属性的值有函数呢?让我们来试试这个例子。

var obj = {
    "a": 1,
    "b": {
        "c": 2,
    },
    "c": function hello() {
        console.log("hello,world");
    }
}

console.log(cloneObject(obj));

/*
打印结果如下:
{
    a: 1,
    b: {
        c: 2,
    },
    c: undefined
}

*/

我们这个函数有点小小的遗憾,它不能拷贝函数。

但是仔细想想,我们需要拷贝函数吗?

函数是做什么用的?我们需要它去实现一个功能的,拷贝一个一模一样的函数,它实现的功能不也一模一样吗?拷贝一个函数真的有必要吗?(并不是偷懒哈哈哈哈哈

自己写完了,让我们也来看看用点其他方法去实现的深拷贝。

jQuery实现深拷贝

jQuery要实现深拷贝,要用到extend这个方法,这是干嘛的呢?让我们看看文档:

Merge the contents of two or more objects together into the first object.

[jQuery.extend( deep ], target, object1 [, objectN ] )

  • deep

    Type: Boolean

    If true, the merge becomes recursive (aka. deep copy). Passing false for this argument is not supported.

  • target

    Type: Object

    The object to extend. It will receive the new properties.

  • object1

    Type: Object

    An object containing additional properties to merge in.

  • objectN

    Type: Object

    Additional objects containing properties to merge in.

jQuery怎么做深拷贝?简单粗暴一行代码var newObj = $.extend(true,{},obj);

至于具体的,等博主有力气了再来分析分析源码(躺)。

JSON实现深拷贝

JSON怎么做深拷贝?最开始我挺莫名其妙的,然后看了代码才豁然开朗。

也是简单粗暴的一句代码newObj = JSON.parse( JSON.stringify(obj) );

巧用了JSON的parse和stringify,但是它也没办法实现函数的拷贝。

其他

还有一些工具库,例如lodash,underscore等等,这些对深拷贝的实现,就……等以后再分析分析啦。

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