<转>iOS深拷贝与浅拷贝 附NSSet讲解

前言

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关于深拷贝与浅拷贝，一直以来都是面试官喜欢吃的菜，而经验不足的求职者经常会进入误区，不理解深拷贝与浅拷贝的实际性区别。

概念

对象拷贝有两种方式：

• 浅复制

• 深复制

  看看能不能一图以蔽之：

  

  再简单些说：浅复制就是指针拷贝；深复制就是内容拷贝。

  首先说下关于NSSet

  NSSet到底什么类型，其实它和NSArray功能性质一样，用于存储对象，属于集合；NSSet，NSMutableSet类声明编程接口对象，无序的集合，在内存中存储方式是不连续的，不像NSArray（是有序的集合）类声明编程接口对象是有序集合，在内存中存储位置是连续的；NSSet和我们常用NSArry区别是：在搜索一个一个元素时NSSet比NSArray效率高，主要是它用到了一个算法hash(散列，也可直译为哈希)；开发文档中这样解释：You can use sets as an alternative to arrays when the order of elements isn’t important and performance in testing whether an object is contained in the set is a consideration—while arrays are ordered, testing for membership is slower than with sets.比如你要存储元素A，一个hash算法直接就能直接找到A应该存储的位置；同样，当你要访问A时，一个hash过程就能找到A存储的位置。而对于NSArray，若想知道A到底在不在数组中，则需要便利整个数组，显然效率较低了；NSSet，NSArray都是类，只能添加cocoa对象，如果需要加入基本数据类型（int，float，BOOL，double等），需要将数据封装成NSNumber类型。

  NSSet 常用方法总结

  +(id)setWithObjects:obj1,obj2,...nil    使用一组对象创建新的集合
  -(id)initWithObjects:obj1,obj2,....nil  使用一组对象初始化新分配的集合
  -(NSUInteger)count  返回集合成员个数
  -(BOOL)containsObject:obj   确定集合是否包含对象 obj
  -(BOOL)member:obj   确定集合是否包含对象 obj
  -(NSEnumerator*)objectEnumerator    返回集合中所有对象到一个 NSEnumerator 类型的对象
  -(BOOL)isSubsetOfSet:nsset  判断集合是否是NSSet的子集
  -(BOOL)intersectsSet:nsset  判断两个集合的交集是否至少存在一个元素
  -(BOOL)isEqualToSet:nsset   判断两个集合是否相等

  NSMutableSet 常用方法总结

  -(id)setWithCapcity:size    创建一个有size大小的新集合
  -(id)initWithCapcity:size   初始化一个新分配的集合，大小为size
  -(void)addObject:obj    添加对象 obj 到集合中
  -(void)removeobject:obj     从集合中删除对象 obj
  -(void)removeAllObjects     删除集合中所有对象
  -(void)unionSet:nsset   将nsset的所有元素添加到集合
  -(void)minusSet:nsset   从集合中去掉所有的NSSet 的元素
  -(void)interectSet:nsset    集合和NSSet 做交集运算

  集合的浅复制 (shallow copy)

  集合的浅复制有非常多种方法。当你进行浅复制时，会向原始的集合发送retain消息，引用计数加1，同时指针被拷贝到新的集合。

  现在让我们看一些浅复制的例子：

  NSArray *shallowCopyArray = [someArray copyWithZone:nil];
  NSSet *shallowCopySet = [NSSet mutableCopyWithZone:nil];
  NSDictionary *shallowCopyDict = [[NSDictionary alloc] initWithDictionary:someDictionary    copyItems:NO];

集合的深复制有两种方法。可以用 initWithArray:copyItems: 将第二个参数设置为YES即可深复制，如:

NSDictionary shallowCopyDict = [[NSDictionary alloc] initWithDictionary:someDictionary copyItems:YES];

如果你用这种方法深复制，集合里的每个对象都会收到 copyWithZone: 消息。如果集合里的对象遵循 NSCopying 协议，那么对象就会被深复制到新的集合。如果对象没有遵循 NSCopying 协议，而尝试用这种方法进行深复制，会在运行时出错。copyWithZone: 这种拷贝方式只能够提供一层内存拷贝(one-level-deep copy)，而非真正的深复制。

第二个方法是将集合进行归档(archive)，然后解档(unarchive)，如：

NSArray *trueDeepCopyArray = [NSKeyedUnarchiver unarchiveObjectWithData:[NSKeyedArchiver archivedDataWithRootObject:oldArray]];

集合的单层深复制 (one-level-deep copy)

看到这里，有同学会问：如果在多层数组中，对第一层进行内容拷贝，其它层进行指针拷贝，这种情况是属于深复制，还是浅复制？对此，苹果官网文档有这样一句话描述：

This kind of copy is only capable of producing a one-level-deep copy. If you only need a one-level-deep copy… If you need a true deep copy, such as when you have an array of arrays…

从文中可以看出，苹果认为这种复制不是真正的深复制，而是将其称为单层深复制(one-level-deep copy)。因此，网上有人对浅复制、深复制、单层深复制做了概念区分。

• 浅复制(shallow copy)：在浅复制操作时，对于被复制对象的每一层都是指针复制。
• 深复制(one-level-deep copy)：在深复制操作时，对于被复制对象，至少有一层是深复制。

• 完全复制(real-deep copy)：在完全复制操作时，对于被复制对象的每一层都是对象复制。

  当然，这些都是概念性的东西，没有必要纠结于此。只要知道进行拷贝操作时，被拷贝的是指针还是内容即可。

  系统对象的copy与mutableCopy方法

  不管是集合类对象，还是非集合类对象，接收到copy和mutableCopy消息时，都遵循以下准则：

  mutableCopy返回mutable对象；
  copy返回imutable对象；所以，如果对copy返回值使用mutable对象接口就会crash；

  下面将针对非集合类对象和集合类对象的copy和mutableCopy方法进行具体的阐述

  1、非集合类对象的copy与mutableCopy

  系统非集合类对象指的是 NSString, NSNumber … 之类的对象。下面先看个非集合类immutable对象拷贝的例子:

  NSString *string = @"origin";
  NSString *stringCopy = [string copy];
  NSMutableString *stringMCopy = [string mutableCopy];

  通过查看内存，可以看到 stringCopy 和 string 的地址是一样，进行了指针拷贝；而 stringMCopy 的地址和 string 不一样，进行了内容拷贝；

  再看mutable对象拷贝例子

  NSMutableString *string = [NSMutableString stringWithString: @"origin"];
  //copy
  NSString *stringCopy = [string copy];
  NSMutableString *mStringCopy = [string copy];
  NSMutableString *stringMCopy = [string mutableCopy];
  //change value
  [mStringCopy appendString:@"mm"]; //crash
  [string appendString:@" origion!"];
  [stringMCopy appendString:@"!!"];

  运行以上代码，会在第7行crash，原因就是 copy 返回的对象是 immutable 对象。注释第7行后再运行，查看内存，发现 string、stringCopy、mStringCopy、stringMCopy 四个对象的内存地址都不一样，说明此时都是做内容拷贝。

  综上两个例子，我们可以得出结论：

  在非集合类对象中：对immutable对象进行copy操作，是指针复制，mutableCopy操作时内容复制；对mutable对象进行copy和mutableCopy都是内容复制。用代码简单表示如下：

  [immutableObject copy] // 浅复制
  [immutableObject mutableCopy] //深复制
  [mutableObject copy] //深复制
  [mutableObject mutableCopy] //深复制

  2、集合类对象的copy与mutableCopy

  集合类对象是指NSArray、NSDictionary、NSSet … 之类的对象。下面先看集合类immutable对象使用copy和mutableCopy的一个例子：

  NSArray *array = @[@[@"a", @"b"], @[@"c", @"d"];
  NSArray *copyArray = [array copy];
  NSMutableArray *mCopyArray = [array mutableCopy];

  查看内容，可以看到copyArray和array的地址是一样的，而mCopyArray和array的地址是不同的。说明copy操作进行了指针拷贝，mutableCopy进行了内容拷贝。但需要强调的是：此处的内容拷贝，仅仅是拷贝array这个对象，array集合内部的元素仍然是指针拷贝。这和上面的非集合immutable对象的拷贝还是挺相似的，那么mutable对象的拷贝会不会类似呢？我们继续往下，看mutable对象拷贝的例子：

          NSMutableArray *array = [NSMutableArray arrayWithObjects:                     
          [NSMutableString stringWithString:@"a"],@"b",@"c",nil];
          NSArray *copyArray = [array copy];
          NSMutableArray *mCopyArray = [array mutableCopy];

  查看内存，如我们所料，copyArray、mCopyArray和array的内存地址都不一样，说明copyArray、mCopyArray都对array进行了内容拷贝。同样，我们可以得出结论：在集合类对象中，对immutable对象进行copy，是指针复制，mutableCopy是内容复制；对mutable对象进行copy和mutableCopy都是内容复制。但是：集合对象的内容复制仅限于对象本身，对象元素仍然是指针复制。用代码简单表示如下：

  [immutableObject copy] // 浅复制
  [immutableObject mutableCopy] //单层深复制
  [mutableObject copy] //单层深复制
  [mutableObject mutableCopy] //单层深复制

这个代码结论和非集合类的非常相似。这时候，是不是有人要问了，如果要对集合对象复制元素怎么办？有这疑问的同学不妨回头看看集合的深复制。好了，深复制与浅复制就讲到这里。

最后说个题外的东西，在搜集资料的过程中，发现一个有可能犯错的点

    NSString *str = @"string";
   str = @"newString";

上面这段代码，在执行第二行代码后，内存地址发生了变化。乍一看，有点意外。按照 C 语言的经验，初始化一个字符串之后，字符串的首地址就被确定下来，不管之后如何修改字符串内容，这个地址都不会改变。但此处第二行并不是对 str 指向的内存地址重新赋值，因为赋值操作符左边的 str 是一个指针，也就是说此处修改的是内存地址。

所以第二行应该这样理解：将@"newStirng"当做一个新的对象，将这段对象的内存地址赋值给str。

我有如下的两个方法查看内存地址:

    p str 会打印对象本身的内存地址和对象内容
    (lldb) p str
    (NSString *) $0 = 0x000000010c913680 @"a"
     
    po &str 则打印的是引用对象的指针所在的地址
    (lldb) po &str
    0x00007fff532fb6c0