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深いコピーと浅いコピーの実装と原理

一、データ型の保存#

前の記事では、JavaScriptには 2 つの主要なデータ型が存在することを説明しました。

  • プリミティブ型
  • 参照型

プリミティブ型のデータはスタックメモリに保存されます。

参照型のデータはヒープメモリに保存され、参照データ型の変数は実際のオブジェクトへの参照を指すもので、スタックに存在します。

二、シャローコピー#

シャローコピーは、元のデータの属性値の正確なコピーを持つ新しいデータを作成することを指します。

属性がプリミティブ型の場合、その値がコピーされます。属性が参照型の場合、メモリアドレスがコピーされます。

つまり、シャローコピーは 1 つのレベルをコピーし、深いレベルの参照型はメモリアドレスを共有します。

以下にシャローコピーを簡単に実装します。

function shallowClone(obj) {
    const newObj = {};
    for(let prop in obj) {
        if(obj.hasOwnProperty(prop)){
            newObj[prop] = obj[prop];
        }
    }
    return newObj;
}

JavaScriptでは、次のようなシャローコピーの現象が存在します。

  • Object.assign
  • Array.prototype.slice(), Array.prototype.concat()
  • スプレッド演算子を使用したコピー

Object.assign#

var obj = {
    age: 18,
    nature: ['smart', 'good'],
    names: {
        name1: 'fx',
        name2: 'xka'
    },
    love: function () {
        console.log('fx is a great girl')
    }
}
var newObj = Object.assign({}, fxObj);

slice()#

const fxArr = ["One", "Two", "Three"]
const fxArrs = fxArr.slice(0)
fxArrs[1] = "love";
console.log(fxArr) // ["One", "Two", "Three"]
console.log(fxArrs) // ["One", "love", "Three"]

concat()#

const fxArr = ["One", "Two", "Three"]
const fxArrs = fxArr.concat()
fxArrs[1] = "love";
console.log(fxArr) // ["One", "Two", "Three"]
console.log(fxArrs) // ["One", "love", "Three"]

スプレッド演算子#

const fxArr = ["One", "Two", "Three"]
const fxArrs = [...fxArr]
fxArrs[1] = "love";
console.log(fxArr) // ["One", "Two", "Three"]
console.log(fxArrs) // ["One", "love", "Three"]

三、ディープコピー#

ディープコピーは新しいスタックを作成し、2 つのオブジェクトは同じですが、対応する 2 つの異なるアドレスを持ち、1 つのオブジェクトのプロパティを変更しても、もう 1 つのオブジェクトのプロパティは変更されません。

一般的なディープコピーの方法は次のとおりです。

  • _.cloneDeep()

  • jQuery.extend()

  • JSON.stringify()

  • 手動でループして再帰する

_.cloneDeep()#

const _ = require('lodash');
const obj1 = {
    a: 1,
    b: { f: { g: 1 } },
    c: [1, 2, 3]
};
const obj2 = _.cloneDeep(obj1);
console.log(obj1.b.f === obj2.b.f);// false

jQuery.extend()#

const $ = require('jquery');
const obj1 = {
    a: 1,
    b: { f: { g: 1 } },
    c: [1, 2, 3]
};
const obj2 = $.extend(true, {}, obj1);
console.log(obj1.b.f === obj2.b.f); // false

JSON.stringify()#

const obj2=JSON.parse(JSON.stringify(obj1));

ただし、この方法には欠点があり、undefinedsymbol、および関数が無視されることがあります。

const obj = {
    name: 'A',
    name1: undefined,
    name3: function() {},
    name4:  Symbol('A')
}
const obj2 = JSON.parse(JSON.stringify(obj));
console.log(obj2); // {name: "A"}

ループと再帰#

function deepClone(obj, hash = new WeakMap()) {
  if (obj === null) return obj; // nullまたはundefinedの場合はコピー操作を行わない
  if (obj instanceof Date) return new Date(obj);
  if (obj instanceof RegExp) return new RegExp(obj);
  // オブジェクトまたは通常の値かもしれません。関数の場合はディープコピーは必要ありません
  if (typeof obj !== "object") return obj;
  // オブジェクトの場合はディープコピーが必要です
  if (hash.get(obj)) return hash.get(obj);
  let cloneObj = new obj.constructor();
  // 所属クラスのプロトタイプ上のconstructorを見つけます。プロトタイプ上のconstructorは現在のクラス自体を指します
  hash.set(obj, cloneObj);
  for (let key in obj) {
    if (obj.hasOwnProperty(key)) {
      // 再帰的なコピーを実装します
      cloneObj[key] = deepClone(obj[key], hash);
    }
  }
  return cloneObj;
}

四、違い#

以下の 2 つの図を使用して、シャローコピーとディープコピーの違いをより明確に理解できます。

image

上の図からわかるように、シャローコピーとディープコピーはどちらも新しいオブジェクトを作成しますが、オブジェクトのプロパティをコピーする際の動作が異なります。

シャローコピーは、オブジェクトのプロパティが指すオブジェクトへのポインターのみをコピーし、オブジェクト自体はコピーしません。新しいオブジェクトと元のオブジェクトはまだ同じメモリを共有しており、オブジェクトのプロパティを変更すると元のオブジェクトに影響を与えます。

// シャローコピー
const obj1 = {
    name : 'init',
    arr : [1,[2,3],4],
};
const obj3=shallowClone(obj1) // シャローコピーのメソッド
obj3.name = "update";
obj3.arr[1] = [5,6,7] ; // 新しいオブジェクトと元のオブジェクトはまだ同じメモリを共有しています

console.log('obj1',obj1) // obj1 { name: 'init',  arr: [ 1, [ 5, 6, 7 ], 4 ] }
console.log('obj3',obj3) // obj3 { name: 'update', arr: [ 1, [ 5, 6, 7 ], 4 ] }

一方、ディープコピーは、まったく同じオブジェクトを作成し、新しいオブジェクトと元のオブジェクトはメモリを共有しません。新しいオブジェクトを変更しても元のオブジェクトには影響しません。

// ディープコピー
const obj1 = {
    name : 'init',
    arr : [1,[2,3],4],
};
const obj4=deepClone(obj1) // ディープコピーのメソッド
obj4.name = "update";
obj4.arr[1] = [5,6,7] ; // 新しいオブジェクトと元のオブジェクトはメモリを共有しません

console.log('obj1',obj1) // obj1 { name: 'init', arr: [ 1, [ 2, 3 ], 4 ] }
console.log('obj4',obj4) // obj4 { name: 'update', arr: [ 1, [ 5, 6, 7 ], 4 ] }

まとめ#

前提として、コピーするタイプが参照型である場合:

  • シャローコピーは 1 つのレベルをコピーし、オブジェクトの場合はコピーし、2 つのオブジェクトは同じアドレスを指します。

  • ディープコピーは再帰的に深いレベルをコピーし、オブジェクトの場合は新しいスタックを作成し、2 つのオブジェクトは異なるアドレスを指します。

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