概述

Clone函数是一种用于复制的计算机函数。在程序编写中，除了自定义一个拷贝构造函数来实现对象复制外，还可以实现一个clone函数。这需要借助编译器实现的一个隐藏拷贝构造函数，这样的做法，更省心。

基本介绍

在C++中，要拷贝一个对象，除了自定义一个拷贝构造函数来实现对象复制外，还可以实现一个clone函数。这需要借助编译器实现的一个隐藏拷贝构造函数，这样的做法，更省心。

背后的原理是C++的原型（Prototype）模式：用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。

Prototype模式提供了一个通过已存在对象进行新对象创建的接口（Clone）， Clone实现和具体的语言相关，在C++中通过拷贝构造函数实现。

注意：clone函数是virtual的，无法内联。

示例代码：

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
class CA
{
public:
    int value;
    CA* clone() const { return new CA( *this );}
    //仅一个构造函数
    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 模式的应用场景在于，你拿到一个 Base* ，它指向某个 Derived 对象，你想克隆出 Derived 对象，但代码中不写出 Derived 的具体类型，因为有很多派生类，这种情况下你用构造函数是搞不定的，就需要Prototype 模式了。

原型模式的作用

1、基本就是你需要从A的实例得到一份与A内容相同，但是又互不干扰的实例的话，就需要使用原型模式。

2、用原型实例指定创建对象的种类，并且通过拷贝这些原型创建新的对象。这个其实和C++的拷贝构造函数的作用是相似的（但不相同），实际上就是动态抽取 当前对象运行时的状态。

Clone方法

关于clone方法

在说明clone方法之前，需要对值传递和引用传递有个初步的了解

其中需要注意的是第三条

（1）基本数据类型传值，对形参的修改不会影响实参；

（2）引用类型传引用，形参和实参指向同一个内存地址（同一个对象），所以对参数的修改会影响到实际的对象；

（3）String, Integer, Double等immutable的类型特殊处理，可以理解为传值，最后的操作不会修改实参对象。（其本质上还是引用传递，只不过这些类型是不可变类，可以理解为传值） 转存失败重新上传取消 编辑

在对值传递和引用传递有个初步了解之后，我们开始讲解clone方法。

使用clone方法的步骤

1、实现clone的类首先需要继承Cloneable接口以，此接口是一个标识接口，没有任何接口方法

2、在类中重写Object类的clone方法

3、在clone方法中调用super.clone

这样就可以得到实现clone类的的一个Object对象的复制，但这存在一个问题，如果这个类中还存在引用类型怎么办？在就要对浅复制和深复制说明一下了。

浅复制和深复制

1、类中的成员皆为基本数据类型，使用浅复制

2、类中的成员有引用类型（此时需注意String, Integer, Double等immutable的类型特殊看待，不当成引用类型），使用深复制

浅复制和深复制的使用依据实际情况而定

浅复制：被复制对象的所有变量都含有与原来对象相同的值，引用变量仍然指向原来的对象

深复制：被复制对象的所有变量都含有与原来对象相同的值引用，引用变量指向被复制对象的新变量 转存失败重新上传取消 编辑

原型模式的优势

一.为什么不用new直接新建对象，而要用原型模式？

首先，用new新建对象不能获取当前对象运行时的状态，其次就算new了新对象，在将当前对象的值复制给新对象，效率也不如原型模式高。

二.为什么不直接使用拷贝构造函数，而要使用原型模式？

原型模式与拷贝构造函数是不同的概念，拷贝构造函数涉及的类是已知的，原型模式涉及的类可以是未知的。

原型模式生成的新对象可能是一个派生类。拷贝构造函数生成的新对象只能是类本身。原型模式是描述了一个通用方法(或概念)，它不管是如何实现的，而拷贝构造则是描述了一个具体实现方法。

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 ;//基类指针指向派生类对象，怎样用基类指针创建一个新的派生类对象？？ 用基类的拷贝构造函数显然不行。  
    base *obj3 = obj1 .clone();  
    base *obj4 = obj12.clone();

适用场景

1.资源优化场景

类初始化需要消化非常多的资源，这个资源包括数据、硬件资源等。

2.性能和安全要求的场景

通过new产生一个对象需要非常繁琐的数据准备或访问权限，则可以使用原型模式。

3.一个对象多个修改者的场景

一个对象需要提供给其他对象访问，而且各个调用者可能都需要修改其值时，可以考虑使用原型模式拷贝多个对象供调用者使用。

缺点

1、配备克隆方法需要对类的功能进行通盘考虑，这对于全新的类不是很难，但对于已有的类不一定很容易，特别当一个类引用不支持串行化的间接对象，或者引用含有循环结构的时候。

2、实现原型模式每个派生类都必须实现 Clone接口。

3、逃避构造函数的约束。

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参考资料

• 1  C++ clone()函数的用法   ．CSDN
• 2 【Linux内核】Clone函数和Cloneable接口简要说明
• 3  IT职场笔记   ．博客园
• 4  关于clone()方法   ．CSDN
• 5 Pytorch中clone(),copy_(),detach(),.data的辨析与应用  知乎
• 6 java中的clone_51CTO博客