MemberwiseCloneを説明する

3月 23, 2025

概要

C#に組み込み関数として用意されている「MemberwiseClone」関数を理解して、使えるようになりたい方への記事。

結論

MemberwiseCloneはオブジェクトをShallowCopyする。

解説

型を知ろう

C＃には値型と参照型が定義されている。

値型は値そのものを、参照型は参照を保持している。

値型

値型は、データそのものを直接保持し、メモリ上の スタック（Stack） に格納されます。
代入やコピー時には 値そのものがコピー されるため、元の変数には影響を与えません。

代表的な値型

基本データ型：int, double, char, bool
構造体（struct）：DateTime, Point など
列挙型（enum）

値型の動作

int a = 10;
int b = a; // 値がコピーされる

b = 20;
Console.WriteLine(a); // 10（元の値は変わらない）
Console.WriteLine(b); // 20

参照型

参照型は、データそのものではなく、データが格納されているメモリのアドレス（参照）を保持 します。
そのため、メモリ上の ヒープ（Heap） に格納されます。

代入やコピー時には 参照（アドレス）がコピー されるため、複製した変数を変更すると元の変数も影響を受けます。

代表的な参照型

クラス（class）：string, List, object など
配列（array）：int[], string[]
デリゲート（delegate）

参照型の動作

class Person
{
    public string Name;
}

Person p1 = new Person { Name = "Alice" };
Person p2 = p1; // 参照（アドレス）がコピーされる

p2.Name = "Bob"; // p2 を変更

Console.WriteLine(p1.Name); // "Bob"（p1 も影響を受ける）

コピーには種類があることを知ろう

あるオブジェクトを複製（コピー）したい場合、その方法は2種類存在する。
1つ目は浅いコピー、2つ目は深いコピー。

この２つを使い分ける際に、参照型をフィールドに持つかが重要になってくる。

浅いコピー（Shallow Copy）とは？

「オブジェクトのトップレベルのフィールドのみをコピーする」 方法です。
値型のフィールドは値がコピーされますが、参照型のフィールドはアドレス（参照）だけがコピーされます。
つまり、コピー後のオブジェクトと元のオブジェクトは、参照型のフィールドを共有 することになります。

class Address
{
    public string City;
}

class Person
{
    public string Name;  // 値型
    public int Age;      // 値型
    public Address Address; // 参照型

    public Person ShallowCopy()
    {
        return (Person)this.MemberwiseClone();
    }
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        Person original = new Person { Name = "Alice", Age = 25, Address = new Address { City = "Tokyo" } };
        Person copy = original.ShallowCopy(); // 浅いコピーを作成

        copy.Name = "Bob";        // コピーの Name を変更（影響なし）
        copy.Age = 30;            // コピーの Age を変更（影響なし）
        copy.Address.City = "Osaka"; // コピーの Address.City を変更（影響あり）

        Console.WriteLine(original.Name); // "Alice"（影響なし）
        Console.WriteLine(original.Age);  // 25（影響なし）
        Console.WriteLine(original.Address.City); // "Osaka"（影響を受けた！）
    }
}

浅いコピーのポイント

✔ 値型フィールド（Age）は独立してコピーされるため、変更しても影響しない。
❌ 参照型フィールド（Address）は共有されるため、コピー先で変更すると元のオブジェクトも影響を受ける。

深いコピー（Deep Copy）とは？

「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」 方法です。
参照型のフィールドも 新しいインスタンスを作成 するため、コピー後のオブジェクトは元のオブジェクトと完全に独立します。

class Address
{
    public string City;

    public Address DeepCopy()
    {
        return new Address { City = this.City }; // 新しい Address インスタンスを作成
    }
}

class Person
{
    public string Name;
    public int Age;
    public Address Address;

    public Person DeepCopy()
    {
        return new Person
        {
            Name = this.Name,
            Age = this.Age,
            Address = this.Address.DeepCopy() // Address も新しく作成
        };
    }
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        Person original = new Person { Name = "Alice", Age = 25, Address = new Address { City = "Tokyo" } };
        Person copy = original.DeepCopy(); // 深いコピーを作成

        copy.Name = "Bob";        // 影響なし
        copy.Age = 30;            // 影響なし
        copy.Address.City = "Osaka"; // 影響なし（独立している！）

        Console.WriteLine(original.Name); // "Alice"（影響なし）
        Console.WriteLine(original.Age);  // 25（影響なし）
        Console.WriteLine(original.Address.City); // "Tokyo"（影響なし！）
    }
}