Lua | 每日一练 (5)

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题目

lua 中深拷贝和浅拷贝的区别？如何实现深拷贝？

参考答案

深拷贝和浅拷贝是编程中常见的两种数据复制方式，它们的区别主要在于对数据结构中嵌套内容的处理方式。

下面针对这两种拷贝方式进行详细的梳理。

浅拷贝

浅拷贝是指创建一个新的对象，然后将原对象中的内容根据不同的类型选择不同的处理方式。

如果内容是简单数据类型（如数字、字符串、布尔值），则直接复制值；
如果内容是复杂数据类型（如对象、数组、表等），则只复制其引用（即内存地址），而不是复制其内部结构。

下面给出代码示例，如下所示：

lua 复制代码

local original = { a = 1, b = { c = 2 } }
local shallowCopy = {}

for k, v in pairs(original) do
    shallowCopy[k] = v
end

-- 修改嵌套表
shallowCopy.b.c = 3
print(original.b.c) -- 3

深拷贝

深拷贝是指创建一个新的对象，并递归地复制原对象中的所有内容，包括嵌套的复杂数据类型。深拷贝会创建完全独立的副本，修改副本中的内容不会影响原对象。

lua 标准库中没有直接提供深拷贝功能，但可以通过自己编写递归函数实现。例如：

lua 复制代码

local function deepCopy(original)
    -- 检查是否为表
    if type(original) ~= "table" then
        return original
    end

    -- 创建新表
    local copy = {}
    -- 遍历原表的所有键值对
    for k, v in pairs(original) do
        -- 递归拷贝值
        copy[deepCopy(k)] = deepCopy(v)
    end
    return copy
end

local original = { a = 1, b = { c = 2, d = { e = 3 } } }
local deepCopyTable = deepCopy(original)

deepCopyTable.b.c = 10
print(original.b.c)      -- 2
print(deepCopyTable.b.c) -- 10

还有一点需要注意的是，在处理递归时如果表中存在循环引用（例如 t = {a = 1}; t.b = t），上述简单实现会导致无限递归。

为了避免上述的这种情况，可以在实现中加入一个"已拷贝表"的映射（seen 表），记录已经拷贝过的表，避免重复拷贝。另外如果表有元表，深拷贝时也需要考虑是否需要拷贝元表，以及如何处理元表中的引用。

下面给出一个改进后实现深拷贝的版本，如下所示：

lua 复制代码

local function deepCopy(original, seen)
    -- 检查是否为表
    if type(original) ~= "table" then
        return original
    end

    -- 检查是否已经拷贝过
    if seen and seen[original] then
        return seen[original]
    end

    -- 创建新表
    local copy = {}

    -- 记录已经拷贝的表
    seen = seen or {}
    seen[original] = copy

    -- 遍历原表的所有键值对
    for k, v in pairs(original) do
        copy[deepCopy(k, seen)] = deepCopy(v, seen)
    end

    -- 拷贝元表
    local mt = getmetatable(original)
    if mt then
        setmetatable(copy, deepCopy(mt, seen))
    end

    return copy
end

local t = { a = 1 }
t.b = t
local copy = deepCopy(t)
print(copy.b == copy) -- true

使用场景

浅拷贝：当对象的结构简单，并且不包含嵌套的复杂数据类型时可以使用浅拷贝，另外当需要快速复制对象且不介意共享嵌套内容时也适用浅拷贝。
深拷贝：当对象结构复杂，例如包含嵌套的复杂数据类型时且使用过程中需要完全独立的副本，修改副本不影响原对象时需要使用深拷贝。

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