MATLAB - 复制对象

MATLAB - 理解对象复制

在 MATLAB 中，对象的复制方式取决于其类。有两种基本行为：值（value）和句柄（handle）。理解这种区别对于编写可预测且无错误的对象导向代码至关重要，尤其是在对象状态被共享和修改的大型应用程序中。

值对象：独立副本

默认情况下，MATLAB 中的类具有值语义（value semantics）。当您复制一个值对象时，您会创建一个全新的、完全独立的该对象实例。这就像复印一份文件：对副本的更改不会影响原件。

所有内置的 MATLAB 数据类型，如 double、char 和 struct 都是值类型。

值类示例

classdef ValueClass
    properties
        Data = 0;
    end
end

%% 创建值类的实例
obj1 = ValueClass;
obj1.Data = 10;

%% 复制对象 - MATLAB 会创建一个独立的深拷贝
obj2 = obj1;

%% 修改副本
obj2.Data = 20;

%% 检查两个对象的数据
fprintf('obj1.Data = %d\n', obj1.Data); % 输出: obj1.Data = 10
fprintf('obj2.Data = %d\n', obj2.Data); % 输出: obj2.Data = 20

% 如你所见，修改 obj2 并未影响 obj1。

句柄对象：共享引用

要创建句柄类，您必须继承内置的 handle 类。当您复制句柄对象变量时，您不是在创建一个新对象。相反，您是创建了一个指向同一个底层对象的新引用（或句柄）。这就像共享一个 Google 文档的链接：任何拥有该链接的人都可以编辑同一份文档。

句柄类示例

classdef HandleClass < handle
    properties
        Data = 0;
    end
end

%% 创建句柄类的实例
obj1 = HandleClass;
obj1.Data = 10;

%% “复制”对象 - 这只是复制了句柄（引用）
obj2 = obj1;

%% 通过第二个句柄修改对象
obj2.Data = 20;

%% 检查两个对象的数据
fprintf('obj1.Data = %d\n', obj1.Data); % 输出: obj1.Data = 20
fprintf('obj2.Data = %d\n', obj2.Data); % 输出: obj2.Data = 20

% 通过 obj2 修改数据影响了底层唯一的对象，
% 因此 obj1 也能看到此更改。

最佳实践：创建句柄对象的真副本

如果您有一个句柄对象，但需要一个独立的副本怎么办？最佳实践是在您的句柄类中实现一个自定义的 copy 方法。该方法将创建一个该类的新实例并复制属性值。

此模式通常涉及一个受保护的 copyElement 方法，这是 MathWorks 建议的用于创建深拷贝的约定。

示例：带有 copy 方法的句柄类

classdef CopyableHandle < handle
    properties
        Name
        Data
    end

    methods
        function obj = CopyableHandle(name, data)
            if nargin > 0
                obj.Name = name;
                obj.Data = data;
            end
        end

        % 公共复制方法
        function new_obj = copy(self)
            % 创建一个同类的新对象
            new_obj = feval(class(self));

            % 调用受保护的方法来复制属性
            self.copyElement(new_obj);
        end
    end

    methods (Access = protected)
        % 处理实际属性复制的受保护方法
        function copyElement(self, new_obj)
            props = properties(self);
            for i = 1:length(props)
                new_obj.(props{i}) = self.(props{i});
            end
        end
    end
end

%% 创建原始对象
original = CopyableHandle('Sensor A', [1, 2, 3]);

%% 使用自定义复制方法创建深拷贝
deepCopy = original.copy();

%% 修改副本
deepCopy.Name = 'Sensor B Clone';
deepCopy.Data(1) = 99;

%% 显示结果以证明它们是独立的
disp('原始对象:');
disp(original);

disp('复制对象:');
disp(deepCopy);
% 请注意，只有复制对象的属性发生了变化。

旧版函数：用于图形的 copyobj

copyobj 函数主要用于复制图形对象（它们是句柄对象）从一个父级到另一个父级，例如将 axes 从一个 figure 复制到另一个 figure。它是 MATLAB 较旧的图形系统的一部分，但在特定情况下仍然有用。

copyobj 的主要特点：

• 新对象获得一个新的句柄。
• 新对象的 Parent 属性会更新。
• 它通常不复制回调或应用程序数据，以避免意外行为。

使用 copyobj 的示例

% 创建一个带有一些图形对象的图窗
fig1 = figure('Name', 'Original Figure');
ax1 = axes('Parent', fig1);
plot(ax1, 1:10, rand(1, 10), 'LineWidth', 2);
title(ax1, 'Original Plot');

% 创建第二个图窗作为新的父级
fig2 = figure('Name', 'Copied Figure');

% 将轴对象从 fig1 复制到 fig2
newAx = copyobj(ax1, fig2);

% 修改副本以证明它是独立的
title(newAx, 'Copied Plot');
newAx.Color = [0.9 0.9 0.95]; % 更改背景颜色

% 原始图窗保持不变。