關(guān)于iOS中對(duì)象的深拷貝和淺拷貝的文章有很多吨些，但是大部分都是基于打印內(nèi)存地址來(lái)推導(dǎo)結(jié)果，這篇文章是從源碼的角度來(lái)分析深拷貝和淺拷貝聋伦。
深拷貝和淺拷貝的概念
拷貝的方式有兩種：深拷貝和淺拷貝绪爸。
- 淺拷貝又叫指針拷貝，比如說(shuō)有一個(gè)指針厕宗，這個(gè)指針指向一個(gè)字符串画舌，也就是說(shuō)這個(gè)指針變量的值是這個(gè)字符串的地址，那么此時(shí)對(duì)這個(gè)字符串進(jìn)行指針拷貝的意思就是又創(chuàng)建了一個(gè)指針變量已慢，這個(gè)指針變量的值是這個(gè)字符串的地址曲聂，也就是這個(gè)字符串的引用計(jì)數(shù)+1。
- 深拷貝又叫內(nèi)容拷貝佑惠，比如有一個(gè)指針朋腋，這個(gè)指針指向一個(gè)字符串，也就是說(shuō)這個(gè)指針變量的值是這個(gè)字符串的地址值膜楷，那么此時(shí)對(duì)這個(gè)字符串進(jìn)行內(nèi)容拷貝乍丈，就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的指針，在一個(gè)新的地址區(qū)域創(chuàng)建一個(gè)字符串把将，這個(gè)字符串的值和原字符串的值相同轻专，新的指針指向這個(gè)新創(chuàng)建的字符串。這時(shí)原字符串的引用計(jì)數(shù)沒(méi)有+1察蹲。
對(duì)象的copy和mutableCopy方法
不管是集合對(duì)象還是非集合對(duì)象请垛，接收到copy和mutableCopy消息時(shí)，都遵循以下準(zhǔn)則:
- copy返回immutable對(duì)象
- mutableCopy返回mutable對(duì)象
下面對(duì)非集合對(duì)象和集合對(duì)象的copy和mutableCopy方法進(jìn)行具體的闡述洽议。
1.非集合類(lèi)對(duì)象的copy和mutableCopy方法
非集合類(lèi)對(duì)象指的是NSString宗收，NSNumber...這些類(lèi)。下面的例子以NSString類(lèi)為例亚兄。
- 首先來(lái)看immutable對(duì)象拷貝的例子：
NSString *string = @"test";
NSString *copyString = [string copy];
NSMutableString *mutableCopyString = [string mutableCopy];
NSLog(@"%p \n %p \n %p \n", string, copyString, mutableCopyString);
打印結(jié)果:
0x101545068
0x101545068
0x60000024e940
通過(guò)打印結(jié)果我們可以看出來(lái)混稽，copyString和string的地址值一樣，而mutableCopyString和string的地址值不一樣，這就說(shuō)明imutable對(duì)象的copy方法進(jìn)行了淺拷貝匈勋，mutableCopy方法進(jìn)行了深拷貝礼旅。
- 再來(lái)看看mutable對(duì)象拷貝的例子：
NSMutableString *string = [[NSMutableString alloc] initWithString:@"test"];
NSString *copyString = [string copy];
NSMutableString *mutableCopyString = [string mutableCopy];
NSLog(@"%p \n%p \n%p \n", string, copyString, mutableCopyString);
打印結(jié)果：
0x600000240e40
0xa000000747365744
0x6000002411a0
通過(guò)打印結(jié)果可以看出來(lái)，copyString和string的內(nèi)存地址不同洽洁，mutableCopyString和string的內(nèi)存地址也不同痘系。這說(shuō)明mutable對(duì)象的copy方法和mutableCopy方法都進(jìn)行了深拷貝。
總結(jié)起來(lái)就是：
immutable對(duì)象的copy方法進(jìn)行了淺拷貝
immutable對(duì)象的mutableCopy方法進(jìn)行了深拷貝
mutable對(duì)象的copy方法進(jìn)行了深拷貝
mutable對(duì)象的mutableCopy方法進(jìn)行了深拷貝饿自。
用代碼表示就是：
[immutableObject copy];//淺拷貝
[immutableObject mutableCopy];//深拷貝
[mutableObject copy];//深拷貝
[mutableObject mutableCopy];//深拷貝
以上是通過(guò)打印內(nèi)存地址得出的結(jié)論汰翠，下面我們通過(guò)查看源碼來(lái)證實(shí)一下我們的結(jié)論。
在opensource.apple.com的git倉(cāng)庫(kù)中的runtime源碼中有NSObject.mm這個(gè)文件昭雌，在這個(gè)文件中有copy和mutableCopy方法的實(shí)現(xiàn):
- (id)copy {
return [(id)self copyWithZone:nil];
}
- (id)mutableCopy {
return [(id)self mutableCopyWithZone:nil];
}
我們發(fā)現(xiàn)copy和mutableCopy方法只是簡(jiǎn)單的調(diào)用了copyWithZone:和mutableCopyWithZone:兩個(gè)方法复唤。然后我在searchcode.com中找到了NSString和NSMutableString的Source Code。
在NSString.m中烛卧，找到了關(guān)于copy的方法：
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone {
if (NSStringClass == Nil)
NSStringClass = [NSString class];
return RETAIN(self);
}
- (id)mutableCopyWithZone:(NSZone*)zone {
return [[NSMutableString allocWithZone:zone] initWithString:self];
}
通過(guò)這個(gè)源碼我們知道了苟穆，對(duì)于NSString對(duì)象，調(diào)用copy方法就是調(diào)用了copyWithZone:方法唱星。而copyWithZone:方法并沒(méi)有創(chuàng)建新的對(duì)象雳旅，而是使指針持有了原來(lái)的NSString對(duì)象，所以NSString的copy方法是淺拷貝间聊。
而調(diào)用mutableCopy方法就是調(diào)用了mutableCopyWithZone:方法攒盈。從mutableCopyWithZone:的實(shí)現(xiàn)我們可以看到，這個(gè)方法是創(chuàng)建了一個(gè)新的可變的字符串對(duì)象哎榴。因此NSString的mutableCopy方法是深拷貝型豁。
在NSMutableString.m中，只找到了copy和copyWithZone:方法尚蝌，并沒(méi)有找到mutableCopyWithZone:方法：
-(id)copy {
return [[NSString alloc] initWithString:self];
}
-(id)copyWithZone:(NSZone*)zone {
return [[NSString allocWithZone:zone] initWithString:self];
}
對(duì)NSMutableString對(duì)象調(diào)用copy方法會(huì)調(diào)用這里的copyWithZone:方法的實(shí)現(xiàn)迎变，我們可以看到這里創(chuàng)建了一個(gè)新的不可變的字符串。所以對(duì)NSMutableString對(duì)象執(zhí)行copy方法是深拷貝飘言。
由于在NSMutableString中沒(méi)有實(shí)現(xiàn)mutableCopyWithZone:方法衣形，所以會(huì)調(diào)用父類(lèi)的mutableCopyWithZone:方法，也就是NSString類(lèi)的mutableCopyWithZone:方法姿鸿，而我們知道谆吴，NSString類(lèi)的mutableCopyWithZone:方法會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的可變字符串。所以對(duì)NSMutableString對(duì)象執(zhí)行mutableCopy方法是深拷貝苛预。
2.集合對(duì)象的copy和mutableCopy
集合對(duì)象指的是NSArray句狼，NSDictionary，NSSet等之類(lèi)的對(duì)象热某。下面以NSArray為例看看immutable對(duì)象使用copy和mutableCopy的例子：
NSArray *array = @[@"1", @"2", @"3"];
NSArray *copyArray = [array copy];
NSMutableArray *mutableCopyArray = [array mutableCopy];
NSLog(@"%p\n%p\n%p", array, copyArray, mutableCopyArray);
打印結(jié)果：
0x60400025bed0
0x60400025bed0
0x60400025c2f0
通過(guò)打印結(jié)果可以看出來(lái)腻菇，copyArray的地址和array的地址是一樣的胳螟，說(shuō)明對(duì)array進(jìn)行copy是進(jìn)行淺拷貝。而mutableCopyArray的地址和array的地址是不一樣的筹吐，說(shuō)明對(duì)array進(jìn)行mutableCopy是進(jìn)行了深拷貝糖耸。
再來(lái)看mutable對(duì)象執(zhí)行copy和mutableCopy的例子：
NSMutableArray *array = [[NSMutableArray alloc] initWithArray:@[@"1", @"2", @"3"]];
NSArray *copyArray = [array copy];
NSMutableArray *mutableCopyArray = [array mutableCopy];
NSLog(@"%p\n%p\n%p", array, copyArray, mutableCopyArray);
打印結(jié)果：
0x604000447440
0x604000447050
0x604000447080
通過(guò)打印結(jié)果可以看出，copyArray和mutableCopyArray的地址都和array的地址不同骏令，這說(shuō)明對(duì)可變數(shù)組進(jìn)行copy和mutableCopy操作都進(jìn)行了深拷貝。
因此得出結(jié)論：
在集合類(lèi)對(duì)象中垄提，對(duì)immutable對(duì)象進(jìn)行copy操作是淺拷貝榔袋，進(jìn)行mutableCopy操作是深拷貝。對(duì)mutable對(duì)象進(jìn)行copy操作是深拷貝铡俐，進(jìn)行mutableCopy操作是深拷貝凰兑。
用代碼表示就是：
[immutableObject copy];//淺拷貝
[immutableObject mutableCopy];//深拷貝
[mutableObject copy];//深拷貝
[mutableObject mutableCopy];//深拷貝
以上是通過(guò)打印內(nèi)存地址得到的結(jié)論，下面我們通過(guò)源碼來(lái)驗(yàn)證一下我們的結(jié)論审丘。
在NSArray.m中吏够，我找到了copyWithZone:和mutableCopyWithZone:方法。
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone
{
return RETAIN(self);
}
- (id)mutableCopyWithZone:(NSZone*)zone
{
if (NSMutableArrayClass == Nil)
NSMutableArrayClass = [NSMutableArray class];
return [[NSMutableArrayClass alloc] initWithArray:self];
}
當(dāng)調(diào)用copy方法時(shí)滩报，實(shí)際上是執(zhí)行了這里的copyWithZone:方法锅知，在這個(gè)方法里面并沒(méi)有創(chuàng)建新的對(duì)象，而只是持有了舊的對(duì)象脓钾，因此售睹，對(duì)于不可變的數(shù)組對(duì)象，執(zhí)行copy操作是淺拷貝可训。
當(dāng)調(diào)用mutableCopy方法時(shí)昌妹，實(shí)際上是執(zhí)行了這里的mutableCopyWithZone:方法，在這個(gè)方法里面握截，利用原來(lái)的數(shù)組對(duì)象飞崖，創(chuàng)建了一個(gè)新的可變數(shù)組對(duì)象，因此對(duì)于不可變的數(shù)組對(duì)象谨胞，執(zhí)行mutableCopy操作是深拷貝固歪。
在NSArray.m這個(gè)文件的第825行是NSMutableArray的實(shí)現(xiàn)。在第875行找到了copyWithZone:的實(shí)現(xiàn)胯努，沒(méi)有找到mutableCopyWithZone:的實(shí)現(xiàn):
- (id)copyWithZone:(NSZone*)zone
{
if (NSArrayClass == Nil)
NSArrayClass = [NSArray class];
return [[NSArrayClass alloc] initWithArray:self copyItems:YES];
}
當(dāng)調(diào)用copy方法時(shí)昼牛，實(shí)際是調(diào)用了這里的copyWithZone:方法，在這個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)里康聂，是利用原來(lái)的可變數(shù)組創(chuàng)建了一個(gè)新的不可變數(shù)組贰健，因此對(duì)可變數(shù)組執(zhí)行copy操作是深拷貝。
當(dāng)調(diào)用mutableCopy時(shí)恬汁，由于NSMutableArray本身沒(méi)有實(shí)現(xiàn)mutableCopyWithZone:方法伶椿，所以會(huì)調(diào)用父類(lèi)也就是NSArray類(lèi)的實(shí)現(xiàn)辜伟，而通過(guò)上面我們也能看到NSArray的實(shí)現(xiàn)：利用原數(shù)組創(chuàng)建了一個(gè)新的可變數(shù)組，因此脊另，對(duì)可變數(shù)組進(jìn)行mutableCopy操作是深拷貝导狡。
回答經(jīng)典面試題
面試題：為什么NSString類(lèi)型的成員變量的修飾屬性用copy而不是strong呢？
首先要搞清楚的就是對(duì)NSString類(lèi)型的成員變量用copy修飾和用strong修飾的區(qū)別偎痛。如果使用了copy修飾符旱捧，那么在給成員變量賦值的時(shí)候就會(huì)對(duì)被賦值的對(duì)象進(jìn)行copy操作，然后再賦值給成員變量踩麦。如果使用的是strong修飾符枚赡，則不會(huì)執(zhí)行copy操作，直接將被賦值的變量賦值給成員變量谓谦。
假設(shè)有一個(gè)NSString類(lèi)型的成員變量string贫橙，對(duì)其進(jìn)行賦值：
NSString *testString = @"test";
self.string = testString;
如果該成員變量是用copy修飾的，則等價(jià)于：
self.string = [testString copy];
如果是用strong修飾的反粥，則沒(méi)有copy操作：
self.string = testString;
知道了使用copy和strong的區(qū)別后卢肃，我們?cè)賮?lái)分析為什么要使用copy修飾符。先看一段代碼：
NSMutableString *mutableString = [[NSMutableString alloc] initWithString:@"test"];
self.string = mutableString;
NSLog(@"%@", self.string);
[mutableString appendString:@"addstring"];
NSLog(@"%@", self.string);
如果這里成員變量string是用strong修飾的話才顿，打印結(jié)果就是：
2018-09-04 10:50:16.909998+0800 copytest[2856:78171] test
2018-09-04 10:50:16.910128+0800 copytest[2856:78171] testaddstring
很顯然莫湘，當(dāng)mutableString的值發(fā)生了改變后，string的值也隨之發(fā)生改變郑气，因?yàn)?code>self.string = mutableString;這行代碼實(shí)際上是執(zhí)行了一次指針拷貝逊脯。string的值隨mutableString的值的發(fā)生改變這顯然不是我們想要的結(jié)果。
如果成員變量string是用copy修飾竣贪，打印結(jié)果就是：
2018-09-04 10:58:07.705373+0800 copytest[3024:84066] test
2018-09-04 10:58:07.705496+0800 copytest[3024:84066] test
這是因?yàn)槭褂胏opy修飾符后军洼，self.string = mutableString;就等價(jià)于self.string = [mutableString copy];，也就是進(jìn)行了一次深拷貝演怎，所以mutableString的值再發(fā)生變化就不會(huì)影響到string的值匕争。
回答面試題：
NSString類(lèi)型的成員變量使用copy修飾而不是strong修飾是因?yàn)橛袝r(shí)候賦給該成員變量的值是NSMutableString類(lèi)型的，這時(shí)候如果修飾符是strong爷耀，那成員變量的值就會(huì)隨著被賦值對(duì)象的值的變化而變化甘桑。若是用copy修飾，則對(duì)NSMutableString類(lèi)型的值進(jìn)行了一次深拷貝歹叮，成員變量的值就不會(huì)隨著被賦值對(duì)象的值的改變而改變跑杭。
