深入解析C#数组协变与克隆机制

—— 值类型与引用类型的内存行为差异

一、数组协变（Array Covariance）

核心条件：

• 仅适用于引用类型数组
• 被赋值对象与数组基类型需存在隐式/显式转换关系

class Animal {}
class Dog : Animal {}
 
Animal[] animals = new Dog[3];  // 合法协变：Dog[] 可赋值给 Animal[]

✅ 本质原因：

派生类（如Dog）可安全向上转型为基类（Animal），编译器允许此操作（图1演示内存布局）：
⚠️ 重要限制：

int[] intArr = new long[3];  // 错误！值类型数组不支持协变 

⚙️ 二、数组继承的核心成员

所有C#数组派生自System.Array，常用成员如下：

成员	作用	示例
Length	获取数组总元素数量	arr.Length → 5
Rank	获取数组维度	arr.Rank → 1 (一维)
GetLength(int)	获取指定维度元素数量	arr.GetLength(0) → 5
Sort()	原地排序数组	Array.Sort(arr)
Reverse()	反转数组元素顺序	Array.Reverse(arr)
Clone()	浅复制（核心！见下文）	arr.Clone()

⚠️ 三、Clone() 的浅复制行为

Clone() 仅复制数组容器本身，不递归复制元素对象，导致值类型与引用类型表现迥异：

▫️ 值类型数组克隆（独立副本）

int[] arr1 = { 1, 2, 3 };
int[] arr2 = (int[])arr1.Clone();
 
arr2[0] = 100;  // 修改不影响 arr1

✅ 内存结果：

→ 产生两个完全独立的数组

▫️ 引用类型数组克隆（共享对象）

class Item { public int Value; }
Item[] items1 = { new Item() };
Item[] items2 = (Item[])items1.Clone();
 
items2[0].Value = 100;  // 修改影响 items1[0]！

✅ 内存结果：

→ 两个数组指向同一组对象

四、关键结论

• 协变安全性：仅引用类型数组支持协变，依赖继承链的隐式转换
• 克隆陷阱：
  • 值类型数组克隆 → 完全独立副本
  • 引用类型数组克隆 → 共享元素对象（需警惕副作用！）
• 操作规范：
  • 修改克隆后的值类型数组安全无冲突
  • 修改引用类型数组元素前，需深度复制元素对象（例如手动new实例）

行动提示：处理引用类型数组时，若需完全隔离数据，应实现深拷贝（如序列化/手动复制对象），而非依赖Clone()。