クラス

[C#] クラスのコピー方法とその注意点

2025-04-15更新日: 2025-04-15

C#でクラスのコピーを行う方法には、浅いコピー(shallow copy)と深いコピー(deep copy)の2種類があります。

浅いコピーは、オブジェクトのフィールドを新しいオブジェクトにコピーしますが、参照型フィールドは元のオブジェクトと同じ参照を持ちます。

これにはMemberwiseCloneメソッドが使われます。

一方、深いコピーは、参照型フィールドも含めて完全に新しいオブジェクトを作成します。

深いコピーを行うには、手動でコピーコンストラクタを実装するか、シリアライズとデシリアライズを利用する方法があります。

注意点として、浅いコピーでは参照型フィールドが共有されるため、元のオブジェクトが変更されるとコピーにも影響が及ぶ可能性があります。

目次から探す

クラスのコピーとは
浅いコピーの方法
- MemberwiseCloneメソッドの使い方
- 浅いコピーのメリットとデメリット
深いコピーの方法
コピー時の注意点
応用例
まとめ

クラスのコピーとは

C#におけるクラスのコピーは、オブジェクトの状態を別のオブジェクトに複製する操作を指します。

これは、オブジェクトのデータをそのまま別のオブジェクトに移すことで、元のオブジェクトを変更せずに新しいオブジェクトを生成するために利用されます。

クラスのコピーには主に「浅いコピー」と「深いコピー」の2種類があり、それぞれ異なる方法でオブジェクトのフィールドを複製します。

浅いコピーは、オブジェクトの参照をそのままコピーするため、参照型フィールドが同じオブジェクトを指すことになります。

一方、深いコピーは、参照型フィールドも含めて新しいオブジェクトを生成し、完全に独立した複製を作成します。

クラスのコピーを適切に行うことで、データの整合性を保ちながら効率的にプログラムを構築することが可能です。

浅いコピーの方法

MemberwiseCloneメソッドの使い方

C#では、MemberwiseCloneメソッドを使用して浅いコピーを作成することができます。

このメソッドは、オブジェクトのすべてのフィールドをコピーし、新しいオブジェクトを生成します。

ただし、参照型フィールドは元のオブジェクトと同じ参照を持つため、注意が必要です。

以下にMemberwiseCloneメソッドの使用例を示します。

public class Person
{
    public string Name; // 名前
    public Address Address; // 住所
    public Person ShallowCopy()
    {
        return (Person)this.MemberwiseClone(); // 浅いコピーを作成
    }
}
public class Address
{
    public string City; // 市
}
public class Program
{
    public static void Main()
    {
        Person original = new Person { Name = "太郎", Address = new Address { City = "東京" } };
        Person copy = original.ShallowCopy();
        // コピー後のオブジェクトの内容を表示
        Console.WriteLine($"Original: {original.Name}, {original.Address.City}");
        Console.WriteLine($"Copy: {copy.Name}, {copy.Address.City}");
    }
}

Original: 太郎, 東京
Copy: 太郎, 東京

この例では、Personクラスのインスタンスを浅いコピーしています。

Addressフィールドは参照型であるため、コピー後も同じAddressオブジェクトを指しています。

浅いコピーのメリットとデメリット

メリット	デメリット
実装が簡単	参照型フィールドが同じオブジェクトを指すため、元のオブジェクトが変更されるとコピーも影響を受ける
パフォーマンスが良い	参照型フィールドの独立性がないため、データの整合性が保たれない可能性がある

浅いコピーは、実装が簡単でパフォーマンスが良いというメリットがあります。

しかし、参照型フィールドが同じオブジェクトを指すため、元のオブジェクトが変更されるとコピーも影響を受けるというデメリットがあります。

このため、浅いコピーを使用する際は、参照型フィールドの扱いに注意が必要です。

深いコピーの方法

手動でのコピーコンストラクタの実装

深いコピーを行うための一つの方法は、手動でコピーコンストラクタを実装することです。

コピーコンストラクタを使用すると、オブジェクトのすべてのフィールドを新しいインスタンスとして再帰的にコピーすることができます。

以下に手動でのコピーコンストラクタの例を示します。

using System;

public class Person
{
    public string Name; // 名前
    public Address Address; // 住所

    // デフォルトコンストラクタ
    public Person() { }

    // コピーコンストラクタ
    public Person(Person original)
    {
        Name = original.Name;
        Address = new Address(original.Address); // Addressも新しいインスタンスを作成
    }
}

public class Address
{
    public string City; // 市

    // デフォルトコンストラクタ
    public Address() { }

    // コピーコンストラクタ
    public Address(Address original)
    {
        City = original.City;
    }
}

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        Person original = new Person { Name = "太郎", Address = new Address { City = "東京" } };
        Person copy = new Person(original);
        // コピー後のオブジェクトの内容を表示
        Console.WriteLine($"Original: {original.Name}, {original.Address.City}");
        Console.WriteLine($"Copy: {copy.Name}, {copy.Address.City}");
    }
}

Original: 太郎, 東京
Copy: 太郎, 東京

この例では、PersonクラスとAddressクラスの両方にコピーコンストラクタを実装し、深いコピーを実現しています。

シリアライズとデシリアライズを利用した方法

深いコピーを行うもう一つの方法は、シリアライズとデシリアライズを利用することです。

オブジェクトをバイナリまたはXML形式でシリアライズし、それをデシリアライズすることで、新しいオブジェクトを生成します。

以下にバイナリシリアライズを用いた例を示します。

using System;
using System.Text.Json;

public class Person
{
    public string Name { get; set; } // 名前
    public Address Address { get; set; } // 住所

    public Person DeepCopy()
    {
        // JSONシリアル化を使用してディープコピーを作成
        string jsonString = JsonSerializer.Serialize(this);
        return JsonSerializer.Deserialize<Person>(jsonString);
    }
}

public class Address
{
    public string City { get; set; } // 市
}

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        Person original = new Person { Name = "太郎", Address = new Address { City = "東京" } };
        Person copy = original.DeepCopy();
        // コピー後のオブジェクトの内容を表示
        Console.WriteLine($"Original: {original.Name}, {original.Address.City}");
        Console.WriteLine($"Copy: {copy.Name}, {copy.Address.City}");
    }
}

Original: 太郎, 東京
Copy: 太郎, 東京

この例では、Serializable属性を使用してクラスをシリアライズ可能にし、BinaryFormatterを用いて深いコピーを実現しています。

深いコピーのメリットとデメリット

メリット	デメリット
参照型フィールドも含めて完全に独立したオブジェクトを生成できる	実装が複雑になることがある
データの整合性を保ちやすい	パフォーマンスに影響を与える可能性がある

深いコピーは、参照型フィールドも含めて完全に独立したオブジェクトを生成できるため、データの整合性を保ちやすいというメリットがあります。

しかし、実装が複雑になることがあり、特にシリアライズを利用する場合はパフォーマンスに影響を与える可能性があるため、注意が必要です。